Diseño de estación de pruebas para elastografías por ondas de corte en laboratorio de ultrasonidos cuantitativo

Abstract

La caracterización de las propiedades mecánicas de tejidos biológicos mediante elastografía utilizando excitaciones externas requiere la generación de ondas mecánicas altamente controladas y reproducibles. Actualmente, la carencia de un sistema estandarizado en el Laboratorio de Ultrasonido Cuantitativo (LUC) de la USM dificulta la validación precisa de nuevos protocolos de medición y la realización de ensayos repetibles en fantomas y voluntarios. El presente trabajo tuvo como objetivo general diseñar, fabricar y validar una estación de pruebas capaz de inducir vibraciones mecánicas controladas en un rango de bajas frecuencias (10 Hz a 100 Hz), para mejorar la investigación en elastografía por ondas de corte. La metodología empleada abarcó un proceso de diseño sistemático que derivó en la selección y manufactura de dos prototipos diferenciados: el Concepto 3, diseñado para su integración ergonómica en camillas clínicas, y el Concepto 4, una estructura móvil de alta rigidez para uso en laboratorio. La validación experimental se llevó a cabo mediante instrumentación con acelerómetros y la captura de imágenes de ultrasonido en Modo B sobre fantomas de tejido simulado. Los resultados confirmaron la operatividad de ambos sistemas dentro de los márgenes de admisibilidad. El Concepto 4 se estableció como la referencia técnica, logrando una alta precisión con un error de frecuencia máximo del 0,44% y una señal espectral limpia, ideal para calibración. Por su parte, el Concepto 3, con un error del 1,45%, validó su funcionalidad complementaria, siendo indispensable por su capacidad de adaptación para futuros ensayos in vivo. El proyecto concluye entregando al LUC una solución integral compuesta por una estación de alta precisión y un módulo clínico.