spectos básicos do hardware destes equipamentos e processamento dos sinais para a obtenção de uma imagem em tempo real e, também, a possibilidade de geração de imagens de alta sensibilidade e resolução que antigamente não eram possíveis com ultrassom e que foram viabilizadas devido aos avanços na área de eletrônica. Assista a gravação em: https://www.embarcados.com.br/webinar-imagens-de-ultrassom-principios-e-aplicacoes/

3. Mini Bio
Amanda Costa Martinez recebeu o título de Bacharel em Engenharia Eletrônica
pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná em 2016, o título de Mestra
em Engenharia Biomédica pela Universidade Estadual de Campinas em 2019 e
atualmente é aluna de doutorado em Engenharia Biomédica pela Universidade
Estadual de Campinas. Tem interesse em tecnologia na área de ultrassom para
aplicações médicas e biológicas e no desenvolvimento de instrumentação
biomédica.

4. Imagens de Ultrassom:
Princípios e Aplicações
M.Sc. Amanda Costa Martinez

5. Tópicos
● Ultrassom como modalidade imagem auxiliar
no diagnóstico medico;
● Princípios físicos;
● Características da técnica;
● Evolução histórica dos equipamentos de
ultrassom;
● Características de equipamentos de ultrassom;
● Geração da imagem de ultrassom.

6. Modalidades
de Imagens
Médicas

7. Modalidades
de Imagens
Médicas

8. O QUE É ULTRASSOM?
Não se propaga no
vácuo;
Onda acústica
(mecânica) cuja
frequência está
acima de 20 kHz;
Todos os fenômenos que se
aplicam à interação de ondas
eletromagnéticas com algum
meio, se aplicam a ultrassom
(reflexão, refração,
espalhamento, difração e
atenuação);

9. O QUE É ULTRASSOM?
Propriedades acústicas:
z, c, I(x), λ, f e ρ;
Pode-se trabalhar com
modelagem e prever
comportamentos usando a
Equação da Onda;
Pode-se classificar a
onda ultrassônica como
Longitudinal e
Transversal (ou de
cisalhamento – shear
wave);

10. • Velocidade de propagação do som no meio (c): Essa é a
velocidade com que as partículas são movimentadas pela
perturbação em um determinado meio. Pode ser considerada
constante;
• Densidade do meio (ρ): Quantidade de partículas por
unidade de volume [ Τ
𝑘𝑔 𝑚3
].
• Impedância acústica (Z): determina a resistência
encontrada pela onda ultrassônica ao se propagar por um
determinado meio, e é dada por Z = ρc.
Meio Velocidade de Propagação do som (m/s)
Tecidos moles 1540-1560
Água 1500
Osso 3000
Ar 340
O que é
Ultrassom?

11. O que é
Ultrassom?

12. Características
da Técnica de
Ultrassom
Não utiliza radiação
ionizante;
Permite a obtenção de
informações de órgãos internos
de maneira pouco invasiva;
Permite a obtenção de imagens
em “tempo real”;
Equipamentos de baixo custo
quando comparados com demais
equipamentos de imagem médica;

13. INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA

14. Imagem em
tempo real
Micro
processador
INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA
1970 1980 1990 2000 2010

15. Imagem em
tempo real
Imagem
Doppler
Micro
processador
DSP
INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA
1970 1980 1990 2000 2010

16. Imagem em
tempo real
Imagem
Doppler
Composição
Harmônica
Micro
processador
DSP ADC barato
BW >
INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA
1970 1980 1990 2000 2010

17. Imagem em
tempo real
Imagem
Doppler
Composição
Harmônica
Equipamentos
Portáteis
Micro
processador
DSP ADC barato
BW >
Miniaturização
INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA
1970 1980 1990 2000 2010

18. Imagem em
tempo real
Imagem
Doppler
Composição
Harmônica
Ultrafast
Imaging
Equipamentos
Portáteis
Micro
processador
DSP ADC barato
BW >
CPU multicore
e GPU
Miniaturização
INOVAÇÃO
TECNOLOGIA
VIABILIZADORA
1970 1980 1990 2000 2010

19. Imagem de
Ultrassom
Antiga

20. Imagem de
Ultrassom
Atual

21. Imagem de
Ultrassom
Plataforma
Brasileira
MACHADO, T. M, 2017.

22. Article Copyright © 2014 Authors, Source DOI: 10.1038/jcbfm.2014.49. See content reuse guidelines at: sagepub.com/journals-permissions
Imagem de
Ultrassom
Estado da Arte

23. Imagem de
Ultrassom
Estado da Arte

24. Como é gerada
uma imagem de
Ultrassom?

25. Como é gerada a imagem de Ultrassom?
Sabendo a velocidade de propagação no meio (c ≈ 1540 m/s
para tecidos moles) e o tempo de ida e volta, pode-se
determinar a distância até o espalhador que originou o eco de
ultrassom.
𝑑
2
= ct

26. Como é gerada a imagem de Ultrassom?
𝑑
2
= ct
1) Emitir um pulso;
2) Medir o tempo (t) entre o
pulso TX e o eco RX e,
também, a intensidade do eco;
3) Reconstruir a imagem usando c
(que é conhecida), e o tempo (t),
de acordo com

27. Para imagens de US em modo-B convencional, o tempo
necessário para adquirir cada linha é de, aproximadamente 100
a 300 µs, então, imagens completas podem ser adquiridas em
dezenas de ms.
Para que consigamos ver a imagem em tempo real, o sistema
deve ser capaz de mostrar pelo menos 30 quadros/s.
Como é gerada a imagem de Ultrassom?

28. Como é gerada a imagem de Ultrassom?

29. Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
Transdutor Monoelemento

30. Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
Transdutor Matricial

31. 𝑓
𝑚𝑎𝑥

32. Circuito de Transmissão
FISH, 1990; DANTAS, 2004.

33. Circuito de Recepção

34. Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
TGC (Time Gain Control)

35. Etapa de Filtragem
Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
MARTINEZ, A. C., 2019.

36. Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
Etapa de Filtragem

37. Detecção de Envoltória
Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
MARTINEZ, A. C., 2019.

38. Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
Compressão Logarítmica
MARTINEZ, A. C., 2019.

39. Conversão de Varredura (Scan Conversion)
Como é gerada a imagem
de Ultrassom?
ASSEF, A. A., 2014.

40. Reconstrução de Imagem de Ultrassom
MACHADO, T. M, 2017.

41. Sinais de RF;
TGC e Beamforming;
Filtro;
Detecção de envoltória;
Compressão logarítmica;
Conversão de varredura
Reconstrução de Imagem de Ultrassom

42. Técnicas de Redução de Artefatos
MARTINEZ, A. C., 2019.

43. Ultrassom como modalidade de imagem
médica:
Apresenta muitas vantagens como por exemplo, imagem em tempo real
e baixo custo dos equipamentos;
Mas também tem a desvantagem da limitação da resolução da
imagem, que é menor do que de outras modalidades;
É possível melhorar a resolução da imagem, porém deve-se considerar
que o custo do equipamento também aumentará;

44. • Hardware: DSP, GPU, FPGA, ADC, Circuitos em RF;
• Sistemas Embarcados: Protocolos de Comunicação
• Software: Interface Gráfica;
• Física e Cálculo: Equação da onda e interpretação
das soluções, Artefatos e Técnicas de redução de
artefatos;
• Processamento de sinais: filtros, demodulação;
• Técnicas de Reconstrução: Plane Wave, Beamforming
de transmissão, Beamforming de recepção, TGC,
Compressão logarítmica, conversão de varredura;
Conclusão

45. M.Sc. Amanda Costa Martinez
amandacomaz amanda.comaz@gmail.com

46. Referências
WEBB, S. The physics of medical imaging. Taylor & Francis, second edition, 793 pages, 2012.
SZABO, T. L. Diagnostic ultrasound imaging: inside out. Amsterdam: Elsevier, second edition, 832
pages, 2004.
KINSLER, L.E., & FREY, A. R., & COPPENS A. B., & SANDERS, J. V. Fundamentals of Acoustics.
John Wiley & Sons, fourth edition, 560 pages, 2000.
FISH, P. Physics and instrumentation of diagnostic medical ultrasound. John Wiley & Sons, 260
pages, 1990.
COBBOLD, R. S. Foundations of biomedical ultrasound. Oxford University Press, 832 pages, 2007.
CHRISTENSEN, D. A. Ultrasonic bioinstrumentation. New York: Wiley, 235 pages, 1988.
AZHARI, H. (2010). Basics of biomedical ultrasound for engineers. John Wiley & Sons; IEEE, 2010.

47. Referências
BERCOFF, J., 2011. Ultrafast Ultrasound Imaging. IntechOpen Book Series. DOI:10.5772/19729
TANTER, M. and FINK, M. (2014). Ultrafast imaging in biomedical ultrasound. IEEE Transactions on
Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 61(1), 102–119.
MONTALDO, G., TANTER, M., BERCOFF, J., BENECH, N. and FINK, M. Coherent plane-wave
compounding for very high frame rate ultrasonography and transient elastography,” IEEE Trans.
Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, vol. 56, no. 3, pp. 489–506, 2009.

48. www.embarcados.com.br
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