L’ecografia diagnostica è una modalità di imaging non invasiva che utilizza onde sonore ad alta frequenza per generare immagini di strutture all’interno del corpo. Attraverso i progressi delle tecnologie biomediche, i sistemi ad ultrasuoni medicali si sono evoluti e, soprattutto negli ultimi due decenni, la miniaturizzazione delle macchine ad ultrasuoni è diventata fattibile. L’avvento delle macchine portatili e lo sviluppo dei dispositivi palmari hanno reso possibile un’evoluzione del ruolo degli ultrasuoni nel sistema sanitario, emergendo come uno strumento prezioso per la diagnosi di primo livello nei reparti di emergenza. Questa pratica è chiamata ecografia point-of-care (POCUS) e consente ai medici di ottenere valutazioni immediate e rapide durante la valutazione dei loro pazienti, come ausilio alle tecniche di esame tradizionali. Lo scopo di questa tesi è lo studio di un nuovo ecografo tascabile, Butterfly iQ+, sviluppato dall’azienda americana Butterfly Network. Questo dispositivo è composto da un’unica sonda collegata a uno smartphone o tablet per visualizzare e registrare immagini ecografiche in tempo reale. L’aspetto molto innovativo è la tecnologia alla base del Butterfly iQ+: le macchine ad ultrasuoni tradizionali utilizzano comunemente trasduttori piezoelettrici a base di cristalli, che convertono l’energia elettrica in energia meccanica sotto forma di onde ultrasoniche, e viceversa. Questa tecnologia tradizionale è molto costosa e richiede l’uso di più sonde. Pertanto, Butterfly iQ+ ha introdotto un modo innovativo per inviare e ricevere onde ultrasoniche: tenta di fare lo stesso lavoro delle ceramiche piezoelettriche sostituendole con un unico chip di silicio contenente 9000 trasduttori capacitivi a ultrasuoni microlavorati (CMUT), che agiscono come piccoli tamburi per generare vibrazioni. Questa si chiama tecnologia Ultrasound-on-a-chip e poiché si basa sull’industria dei wafer a semiconduttore, consente di ridurre drasticamente i costi del dispositivo. Inoltre, a differenza dei tradizionali cristalli piezoelettrici che sono sintonizzati per produrre onde ultrasoniche a frequenze particolari e immagini a profondità definite, i CMUT forniscono una larghezza di banda più ampia, consentendo la possibilità di sfruttare un’unica sonda per emulare qualsiasi tipo di sonda. Di conseguenza, l’unica sonda a ultrasuoni del sistema Butterfly iQ+ può essere utilizzata per molteplici applicazioni e può essere programmata per visualizzare l’intero corpo. Dopo aver analizzato le caratteristiche cliniche e tecniche, i pro ei contro e la tecnologia innovativa alla base di questo nuovo dispositivo, la tesi si concentra sulla valutazione della qualità dell’immagine nelle immagini acquisite dal sistema Butterfly iQ+, come strumento per valutare quantitativamente le prestazioni della macchina. Sono stati misurati e valutati una serie di parametri relativi alla qualità dell’immagine negli ultrasuoni, nonché confrontati con gli stessi parametri ottenuti dalle immagini acquisite con una tradizionale macchina ad ultrasuoni. Infine, verranno discusse le future applicazioni per Butterfly iQ+.

AUTORE: Chiara D’Elia

RELATORI: Eros Gian Alessandro Pasero, Annunziata Paviglianiti

CORSO DI LAUREA: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica

ANNO ACCADEMICO: 2020/2021