En el Departamento de Ingeniería de Sistemas Computacionales y Automatización (DISCA) del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS) existen dos grandes líneas de investigación, Imagenología Ultrasónica y Procesamiento de Señales e Imágenes en Tiempo Real. En el área de la Imagenología Ultrasónica se lleva a cabo la investigación, estudio y desarrollo de algoritmos que tienen como objetivo principal la obtención de imágenes ultrasónicas de alta resolución, para llevar a cabo la validación de este tipo de algoritmos es necesario construir sistemas ultrasónicos y uno de los componentes principales de estos sistemas es el transductor o arreglos de transductores. Dentro del área de Procesamiento de Señales e Imágenes en Tiempo Real, es necesario validar los métodos desarrollados (métodos paramétricos y no-paramétricos de estimación espectral en señales Doppler de ultrasonido con aplicación en el análisis de flujo sanguíneo para mejorar el diagnostico preventivo de padecimientos vasculares), por tal motivo es necesario contar con transductores o arreglos de transductores ultrasónicos específicos para cada aplicación. En el Diseño, Modelado, Construcción y Caracterización de arreglos matriciales de transductores ultrasónicos existe una gran variedad de aspectos a considerar, por ejemplo al diseñar debemos de tener en cuanta los diversos materiales que existen tanto como elementos activos como pasivos. Uno de los objetivos más importantes del proyecto es el estudio y evaluación del fenómeno conocido como diafonía (cross-talk), este fenómeno se debe principalmente a los efectos de comunicación cruzada ocasionados por la geometría de los elementos piezoeléctricos en transductores ultrasónicos de arreglos matriciales. El "cross-talk" también es ocasionado por la deficiencia en el aislamiento eléctrico o mecánico entre los elementos y a la proximidad entre los elementos piezoeléctricos del transductor o entre las conexiones de los mismos. Puede ser provocado por una serie de factores, tales como: la deficiencia en el blindaje electromagnético, el efecto capacitivo entre los elementos o a sus conexiones eléctricas, o bien por la transmisión por modos de vibración a elementos adyacentes debido al insuficiente aislamiento mecánico, de igual forma también depende de las dimensiones físicas de los elementos y el material de acoplamiento entre elementos. Los arreglos matriciales de transductores desde el punto de vista de operación pueden ser lineales o de matriz de fase, este tipo de arreglos son mucho más versátiles que los transductores de un solo elemento. Una de sus ventajas es el de controlar la focalización, así como la dirección del haz; sin embargo, tienen la dificultad de ser más difíciles de construir, y exigen una electrónica de operación mucho más compleja y como consecuencia su costo es elevado. Dentro del proyecto se plantea estudiar diferentes métodos de medición de los patrones de radiación e impedancia vectorial para la identificación del "cross-talk". También se estudiará y evaluará la construcción de diferentes arreglos matriciales en base a materiales diferentes a las convencionales cerámicas, este tipo de materiales piezoeléctricos están conformados en base a polímeros o compuestos de estos polímeros con cerámicas. Otro objetivo importante de este proyecto será la caracterización y actualización general del sistema de posicionamiento automatizado con el que cuenta el laboratorio de ultrasónica del DISCA.

La compra e importación de tecnología es difícil y cara y no es la excepción en el área del ultrasonido, contar con tecnología propia en el diseño, construcción y caracterización, de arreglos matriciales ultrasónicos puede abrir una opción interesante para desarrollar diversos sistemas y equipos para aplicaciones biomédicas. Con la utilización de software de simulación especializado se podrá considerar características de diseño para poder determinar la efectividad y desempeño del transductor antes de su construcción. El poder desarrollar diferentes prototipos podría garantizar establecer convenios con instituciones del sector salud (hospitales, centros de investigación) para poder llegar a probar nuestros arreglos matriciales de transductores. Contar con una metodología para la caracterización de los diferentes arreglos de transductores diseñados y construidos en el departamento, basándonos en las normas internacionales puede ayudar al desarrollo de las líneas de investigación no solo del departamento o del instituto sino de las diferentes instituciones con las caules se tiene colaboración. Como ejemplo se puede citar el estudio de las propiedades de radiación de los arreglos de transductores, para asegurar que no haya emisiones de peligro en tejido vivo, así como tener la posibilidad de comparar los arreglos construidos en el DISCA con arreglos comerciales adquiridos a través de otros proyectos. Con la inclusión del sistema de posicionamiento automatizado diseñado y construido en el DISCA se podrá iniciar un programa de caracterización de los diferentes arreglos de transductores ultrasónicos, con la finalidad no solo de poder obtener la independencia en ese ámbito, sino la posibilidad de ir formando recursos humanos a partir de temas de tesis. Avanzar en las líneas de investigación Imagenología Ultrasónica y Procesamiento de Señales e Imágenes en Tiempo Real, en las cuales se ha trabajado en forma constante desde hace mas de diez años para formar equipos de trabajo capacitados y confiables, específicamente dentro de las áreas del Diseño, modelado, construcción y caracterización de arreglos matriciales de transductores ultrasónicos. Como ya se mencionó llevar a cabo convenios con otras instituciones que se especialicen en el desarrollo y construcción de materiales piezoeléctricas de micro maquinado, o en la construcción de arreglos matriciales de transductores ultrasónicos. Actualmente se tiene desarrollado un prototipo del sistema Doppler de análisis de flujo sanguíneo, el cual se ha probado con el grupo médico de Cardiología del hospital Hermanos Ameijeiras de la Habana, Cuba, de igual manera se han probado en el Instituto Nacional de Cardiología de la Ciudad de México. Se piensa mejorar el desempeño de este sistema con la propuesta descrita en este proyecto, también se piensa aplicar los resultados obtenidos en los Hospitales antes mencionados. Como también ya se mencionó se tiene trabajo preliminar en el diseño y construcción de arreglos en base a materiales polímeros para la estimación de gradientes de temperatura a través de la determinación de cambios de fase, es decir, los desplazamientos en el tiempo de la forma de onda del eco debido a un cambio en la velocidad de propagación del ultrasonido resultado de un cambio de temperatura. Este trabajo tiene aplicación en la posible detección de cáncer de mama.