EP0181903A1 - Mesure des vitesses d'ecoulement de fluides par ultrasons - Google Patents

Mesure des vitesses d'ecoulement de fluides par ultrasons

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Publication number
EP0181903A1
EP0181903A1 EP19850902561 EP85902561A EP0181903A1 EP 0181903 A1 EP0181903 A1 EP 0181903A1 EP 19850902561 EP19850902561 EP 19850902561 EP 85902561 A EP85902561 A EP 85902561A EP 0181903 A1 EP0181903 A1 EP 0181903A1
Authority
EP
European Patent Office
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transducers
frequency
transmitter
receiver
pass filter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19850902561
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Dominique Cathignol
Jean-Yves Chapelon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Original Assignee
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
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Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM filed Critical Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Publication of EP0181903A1 publication Critical patent/EP0181903A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
    • G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
    • G01P5/242—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving continuous, e.g. modulated or unmodulated, waves

Definitions

  • the present invention relates to the field of measuring the flow velocities of a flow and, more particularly, that of measuring the blood flow in the arteries, with a view to studying the propagation of the flow wave and researching, by this means, any significant anomaly of a flow disturbance due to a local modification of the useful passage section of a vessel.
  • the so-called continuous ultrasonic emission technique makes it possible to measure the value of the average speed of all the particles @n movement in the ultrasonic field defined by an emitted beam.
  • To have an image corresponding to a vessel segment it is therefore important to provide means making it possible to successively move the beam in order to explore successive slices of a vessel segment and thus take note, slice by slice, of the value of the speed average.
  • the beam can be moved mechanically or electronically.
  • French patent application n ° 81-10833 relates to a real-time measurement technique for the visualization of the flow velocities of a flow by making use of pseudo-random, coded emissions, independent of each other, which are applied simultaneously to several groups of transducers, so as to emit as many ultrasonic beams as there are groups.
  • the different ultrasonic beams are substantially parallel and thus make it possible to simultaneously explore several parallel slices of a vessel segment by arranging in each slice the measurement of the speed of the flow at a certain number of points.
  • the object of the invention is to remedy this drawback by proposing a new measurement technique making it possible, in application to the measurement of the speed of the blood in the vessels and, mainly, of the arteries, to obtain in real time a back-projected image of the evolution of the flow wave.
  • Another object of the invention is to propose a new measurement technique which can be implemented simply, practically and quickly, by means of an apparatus which can be produced at an attractive cost price.
  • the object of the invention is characterized in that the measurement method consists in:
  • Fig. 1 is a block diagram of the apparatus according to the invention.
  • Figs. 2 and 3 are diagrams representing a characteristic of the subject of the invention.
  • Fig. 4 is a block diagram illustrating an elementary arrangement of the apparatus according to FIG. 1.
  • FIGS. 5 and 6 are diagrams showing a characteristic of one of the elements of the invention in relation to FIGS. 2 and 3.
  • Figs. 7 to 10 are schematic views illustrating images of speed measurement using the invention.
  • the method and the device propose, to measure in real time and obtain an image of the flow velocities of a flow, in particular of blood inside a vessel 1, to use a transmitter 2 composed of n wide bandwidth transducers 3. These different transducers 3 are each connected to a generator 4 providing a continuous sinusoidal voltage of natural frequency.
  • fig. 1 shows a transmitter composed of eight transmitter transducers 3 1 to 3 8 which are thus supplied by eight oscillator generators 4 1 to 4 8 .
  • the voltages supplied by the generators 4 1 to 4 8 are applied simultaneously to the corresponding transmitting transducers 3 1 to 3 8 , so that the latter produce as many parallel ultrasonic beams 5 1 to 5 8 coming to be reflected on the red blood cells contained in the ship segment 1 to be explored.
  • the transmitter 2 is completed by a receiver 6 composed of as many receiver transducers 7 1 to 7 8 as there are transducers transmitters 3 1 to 3 8 to which they are respectively coupled, so as to each collect the echo signal of the corresponding incident beam. It must be considered that, in certain embodiments, the transmission and reception functions can also be provided by a single transducer for each beam.
  • the oscillator generators 4 1 to 4 8 are chosen to emit DC voltages having different frequencies, separated from each other by a difference at least equal to 4% of the base frequency .
  • this difference is chosen at 8% of a base frequency fixed at 5 MHz for the oscillator 4 1 .
  • the emission frequency of the oscillator generator 4 2 is fixed at 5 MHz plus 40 KHz, and so on. This allows, as illustrated in fig. 2, to separate the different frequencies f 1 to f 8 by a sufficient difference to avoid overlapping or overlapping the different Doppler spectra S 1 to S 8 which are attached to them and whose spread is generally between plus or minus 10 KHz each.
  • Fig. 2 to separate the different frequencies f 1 to f 8 by a sufficient difference to avoid overlapping or overlapping the different Doppler spectra S 1 to S 8 which are attached to them and whose spread is generally between plus or minus 10 KHz each.
  • FIG. 2 shows the Doppler spectra S 1 to S 8 received, for example, by the receiver transducer 7 1 due to the simultaneous emission of the emission frequencies f 1 to f 8 by the transducers 3 1 to 3 8 .
  • This figure shows the decreasing influence of the Doppler spectra, in relation to the distance separating the receiver transducer 7 1 from the successive transducers 7 2 to 7 8 .
  • Fig. 3 shows the Doppler spectra S 3 to S 8 received by the receiver transducer 7 3 due to the simultaneous emission of the frequencies f 1 to f 8 by the transmitter transducers 3 1 to 3 8 .
  • the comparison with fig. 2 makes it possible to consider the influence of the other transducers as a function of their position and their distance.
  • the different receiver transducers 7 1 to 7 8 are influenced by the simultaneous return echo signals corresponding to the transmission frequencies applied simultaneously to the transmitter transducers 3 1 to 3 8 , it is understood that it is necessary to be able to isolate for each receiver the echo signal corresponding exactly to the original ultrasonic beam which gave birth to it by reflection on the particles of blood and the walls of the vessel.
  • the invention recommends using in the treatment path 8 1 to 8 8 attached to each receiver transducer 7, a filter capable of eliminating all the echo signals not corresponding to the ultrasonic beam emitted by the transmitter transducer to which it is coupled.
  • Fig. 4 shows a processing channel 8 comprising, for a pair of transmitter 3 and receiver 7 transducers, an amplifier 9, the output of which is connected, like that of the corresponding oscillator generator 4, to the input of a multiplier 10.
  • the processing channel 8 also includes a high-pass filter 11 intended to filter the signals corresponding to the wall echoes, as well as a threshold conformator 12 connected to a frequency meter 13.
  • the frequency meters 13 of the different channels are connected to a scrutinizing sampler 14 common supplying a display means 15.
  • FIG. 4 shows that the channel 8 can be double and include a branch 8a when the velocimeter attached to each pair of transducers 3 and 7 is designed to provide, in addition to the frequency signal, information corresponding to the direction of flow.
  • filtering is ensured by interposing a filter 16 between the multiplier 10 and the high-pass filter 11.
  • the filter 16 is of the low-low type so as to leave no residue, for the treatment by the route considered, than the signal corresponding to the Doppler S spectrum assigned to this channel.
  • the echo signals processed by the multiplier 10 are, as is known in Doppler measurement, translated, so as to match the frequency considered with the origin, as illustrated in FIGS. 5 and 6 can be analyzed by comparison with FIGS. 2 and 3.
  • FIGS. 5 and 6 show that, if the echo signal corresponding to the receiver transducers 7 1 and 7 3 is taken into account respectively, it is therefore necessary to take charge, for the channel 8 1 , of the Doppler spectrum S. and for channel 8 3 the Doppler spectrum S 3 , without allowing the parasitic frequencies corresponding to the Doppler spectra of the adjacent frequencies to pass.
  • the filter 16 is designed so as to allow a spectral range corresponding to the area defined by the trace T which must be determined to introduce an attenuation such that the Doppler spectrum S 2 corresponding to the frequency f 2 - f 1 for the channel 8 1 and S 4 + S 2 corresponding to the frequencies f 4 - f 3 and f 8 - f 2 so that the channel 8 3 is obscured.
  • the filter 16 of each channel 8 is of a type capable of introducing a minimum attenuation of 80 decibels between the spectral domain S to be retained and the closest spectral domain.
  • each filter according to the invention is chosen of the ButterWorth type of order 7.
  • each channel 8 ensures the selection and the processing of the echo signal corresponding exactly to the ultrasonic beam emitted by the transmitter coupled to the receiver transducer considered and thus provides, after filtering of the parasitic signals due to the wall echoes and shaping, a signal which can be directly used via the frequency meter to supply the display means 15.
  • the processing channels attached to the receiving transducers are able to take into account for processing only the echo signal corresponding to the beam transmitter to which it is assigned, it becomes possible to have access, in real time, to all the echo signals which thus make it possible to have global information for measuring the average speeds in the slices of segment 1 corresponding to the beams 5 1 to 5 8 .
  • This global information thus makes it possible to have a real-time image of the flow wave to obtain, for example, in the case where the array of transducers 3 and 7 is placed along the axis of the vessel segment, eight lines continuous L 1 to L 8 visualizing the flow flow in the eight successive sections of the vessel segment as illustrated in fig. 7, in which the abscissa represents the time scale t.
  • Fig. 8 represents another possibility of visualization in which the abscissa represents the scale of space e.
  • the visualization is obtained by a representation based on a gray scale or pseudo-colors.
  • This figure illustrates a example according to which the eight local flow velocities are substantially identical, which corresponds to a substantially constant segment of the vessel.
  • fig. 9 illustrates an example according to which the velocities increase from one section to another, which corresponds to a segment of vessel whose section decreases in the direction of flow.
  • the emitter 2 When the emitter 2 is composed of one or more bars arranged perpendicular to the axis of the vessel segment, it becomes possible to visualize the presence or absence of a flow and to obtain, as illustrated by the fig. 10, a rear projection in plan of the targeted segment.
  • the various transducers from a piezoelectric plate, such as barium zirconate, with a wide band bandwidth which is sectioned or cut into as many elementary plates which thus have all the same physical characteristics.
  • the invention finds an interesting application in the measurement of blood flow in the arteries in order to highlight any significant anomaly of a flow disturbance.

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Abstract

Mesure des vitesses d'écoulement d'un flux. L'appareil comprend: n transducteurs émetteurs et récepteurs (3 et 7) à large bande passante, m oscillateurs (4) produisant des tensions sinusoïdales continues de fréquences différentes qui sont appliquées, simultanément, chacune à un transducteur émetteur, un filtre passe-bas (16) interposé sur chaque voie de traitement entre le multiplieur et le filtre passe-haut. Application à la visualisation par vélocimètrie Doppler de la vitesse du sang dans un segment de vaisseau.

Description

Mesure des vitesses d'écoulement de fluides par ultrasons.
- DOMAINE TECHNIQUE.
La présente invention concerne le domaine de la mesure des vitesses d'écoulement d'un flux et, plus particulièrement, celui de la mesure du flux sanguin dans les artères, en vue d'étudier la propagation de l'onde de flux et rechercher, par ce moyen, toute anomalie significative d'une perturbation d'écoulement due à une modification locale de la section de passage utile d'un vaisseau.
- ART ANTERIEUR.
Pour mesurer la vitesse d'un flux, deux techniques à base de vélocimètrie à effet Doppler sont connues.
La technique dite à émission ultrasonore continue permet de mesurer la valeur de la vitesse moyenne de l'ensemble des particules @n mouvement dans le champ ultrasonore défini par un faisceau émis. Pour disposer d'une image correspondant à un segment de vaisseau, il importe donc de prévoir des moyens permettant de déplacer successivement le faisceau pour explorer des tranches successives d'un segment de vaisseau et relever ainsi, tranche par tranche, la valeur de la vitesse moyenne.
Le déplacement du faisceau peut être assurée mécaniquement ou ëlectroniquement.
Quels que soient les moyens utilisés pour ce faire, on conçoit que l'information correspondant à chaque tranche doit être mémorisée pendant toute la durée de l'exploration du segment de vaisseau considéré, afin de pouvoir ensuite utiliser l'ensemble des informations collectées pour reproduire une image du segment de vaisseau exploré. Cette image peut s'analyser alors comme étant une rétroprojection du plan du segment de vaisseau. On comprend qu'une telle technique ne permet pas d'obtenir une image en temps réel du flux sanguin et ne peut donc être pratiquement mise en oeuvre pour étudier l'onde de flux sanguin alors que cette onde connaît des variations notables au sein même d'un cycle cardiaque. La seconde technique, dite de vélocimétrie à effet Doppler par émission codée, puisée ou pseudo-aléatoire, permet de relever au sein d'un faisceau ultrasonore les valeurs de vitesse en un certain nombre de points du faisceau. Pour obtenir une image d'un segment de vaisseau, il est nécessaire, comme précédemment, de déplacer le faisceau pour explorer le segment par tranches successives et disposer ainsi d'une matrice de points mémorisés pour former l'image. Ce déplacement peut être produit mécaniquement ou électroniquement, comme dans la technique précédente et comporte les mêmes inconvénients.
Il doit être noté que, si la première technique permet d'obtenir une image pouvant être assimilée à une rétro-projection du segment de vaisseau exploré, la seconde fournit une image en coupe selon un plan formé par les différentes lignes d'exploration successives. Compte tenu du trajet non rectiligne suivi par les vaisseaux, on comprend que la seconde technique ne permet pas de disposer d'une image d'un segment de vaisseau de longueur suffisante. La demande de brevet française n° 81-10833 concerne une technique de mesure en temps réel pour la visualisation des vitesses d'écoulement d'un flux en faisant intervenir il émissions pseudoaléatoires, codées, indépendantes les unes des autres, qui sont appliquées simultanément à plusieurs groupes de transducteurs, de façon à émettre autant de faisceaux ultrasonores qu'il y a de groupes.
Dans cette technique, les différents faisceaux ultrasonores sont sensiblement parallèles et permettent ainsi d'explorer simultanément plusieurs tranches parallèles d'un segment de vaisseau en disposant dans chaque tranche de la mesure de vitesse du flux en un certain nombre de points.
On pourrait considérer que cette technique répond au problème posé, mais elle présente le même inconvénient que ci-dessus concernant l'obtention d'une image en coupe au lieu d'une rétroprojection en plan. - EXPOSE DE L'INVENTION.
L'ohjet de l'invention est de remédier à cet inconvénient en proposant une nouvelle technique de mesure permettant, dans l'application à la mesure de la vitesse du sang dans les vaisseaux et, principalement, des artères, d'obtenir en temps réel une image rétroprojetée de l'évolution de l'onde de flux.
Un autre objet de l'invention est de proposer une nouvelle technique de mesure qui puisse être mise en oeuvre simplement, pratiquement et rapidement, au moyen d'un appareil pouyant être produit à un prix de revient intéressant.
Pour atteindre les buts ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce que le procédé de mesure consiste à :
- utiliser un émetteur composé de il transducteurs à large bande passante, électriquement séparés, - générer un nombre m de tensions sinusoïdales continues de fréquences différentes,
- appliquer, simultanément, à chacun des n transducteurs émetteurs l'une des m tensions sinusoïdales, afin de produire m faisceaux ultrasonores de fréquences différentes,
- recueillir l'ensemble des signaux-échos réfléchis par la cible visée sur un récepteur composé de n transducteurs couplés aux transducteurs émetteurs et associés chacun à au moins une voie de traitement du signal-écho, - filtrer sur chaque voie le signal-écho reçu par un filtre passe-bas ne laissant passer que le domaine spectral de réception associé à la fréquence d'émission du transducteur émetteur couplé au transducteur récepteur considéré, - conformer le signal isolé recueilli et le diriger vers un fréquencemètre, - et alimenter un appareil de visualisation par un échantillonneur scrutant successivement les sorties de n fréquencemètres correspondant aux n transducteurs récepteurs. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
- BREVE DESCRIPTION DES DESSINS.
La fig. 1 est un schéma synoptique de l'appareil conforme à l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont des schémas représentant une caractéristique de l'objet de l'invention.
La fig. 4 est un schéma synoptique illustrant une disposition élémentaire de l'appareil selon la fig. 1.
Les fig. 5 et 6 sont des schémas mettant en évidence une caractéristique de l'un des éléments de l'invention en relation avec les fig. 2 et 3.
Les fig. 7 à 10 sont des vues schématiques illustrant des images de mesure de vitesses au moyen de l'invention.
- MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION. Selon l'invention, le procédé et le dispositif proposent, pour mesurer en temps réel et obtenir une image des vitesses d'écoulement d'un flux, notamment sanguin à l'intérieur d'un vaisseau 1, de mettre en oeuvre un émetteur 2 composé de n transducteurs-émetteurs 3 à large bande passante. Ces différents transducteurs 3 sont connectés chacun à un générateur 4 fournissant une tension sinusoïdale continue de fréquence propre.
A titre d'exemple, la fig. 1 montre un émetteur composé de huit transducteurs émetteurs 31 à 38 qui sont ainsi alimentés par huit générateurs oscillateurs 41 à 48. Les tensions fournies par les générateurs 41 à 48 sont appliquées simultanément aux transducteurs émetteurs correspondant 31 à 38, afin que ces derniers produisent autant de faisceaux ultrasonores 51 à 58 parallèles venant se réfléchir sur les hématies du sang contenu dans le segment de vaisseau 1 devant être exploré. L'émetteur 2 est complété par un récepteur 6 composé d'autant de transducteurs récepteurs 71 à 78 qu'il y a de transducteurs émetteurs 31 à 38 auxquels ils sont respectivement couplés, de façon à recueillir chacun le signal-écho du faisceau incident correspondant. Il doit être considéré que, dans certains cas de réalisation, les fonctions émission et réception peuvent aussi être assurées par un transducteur unique pour chaque faisceau.
Selon une caractéristique de l'invention, les générateurs oscillateurs 41 à 48 sont choisis pour émettre des tensions continues ayant des fréquences différentes, séparées l'une de l'autre par un écart au moins égal à 4 % de la fréquence de base. Dans un exemple de réalisation, cet écart est choisi à 8 % d'une fréquence de base fixée à 5 MHz pour l'oscillateur 41. Ainsi, la fréquence d'émission du générateur oscillateur 42 est fixée à 5 MHz plus 40 KHz, et ainsi de suite. Ceci permet, comme illustré par la fig. 2, de séparer les différentes fréquences f1 à f8 d'un écart suffisant pour éviter le chevauchement ou le recouvrement des différents spectres Doppler S1 à S8 qui leur sont attachés et dont l'étalement est généralement compris entre plus ou moins 10 KHz chacun. La fig. 2 montre les spectres Doppler S1 à S8 reçus, par exemple, par le transducteur récepteur 71 en raison de l'émission simultanée des fréquences d'émission f1 à f8 par les transducteurs 31 à 38. Cette figure fait apparaître l'influence décroissante des spectres Doppler, en relation avec la distance séparant le transducteur récepteur 71 des transducteurs successifs 72 à 78. La fig. 3 montre les spectres Doppler S3 à S8 reçus par le transducteur récepteur 73 en raison de l'émission simultanée des fréquences f1 à f8 par les transducteurs émetteurs 31 à 38. La comparaison avec la fig. 2 permet de considérer l'influence des autres transducteurs en fonction de leur position et de leur ëloignement.
Puisque les différents transducteurs récepteurs 71 à 78 sont influencés par les signaux-échos en retour simultanés correspondant aux fréquences d'émission appliquées simultanément aux transducteurs émetteurs 31 â 38, on comprend qu'il convient de pouvoir isoler pour chaque récepteur le signal-écho correspondant exactement au faisceau ultrasonore originel lui ayant donné naissance par réflexion sur les particules du sang et les parois du vaisseau. A cet effet, l'invention préconise de mettre en oeuvre dans la voie de traitement 81 à 88 attachée à chaque transducteur récepteur 7, un filtre capable d'éliminer tous les signaux échos ne correspondant pas au faisceau ultrasonore émis par le transducteur émetteur auquel il est couplé.
La fig. 4 montre une voie de traitement 8 comprenant, pour un couple de transducteurs émetteur 3 et récepteur 7, un amplificateur 9 dont la sortie est reliée, de même que celle du générateur oscillateur correspondant 4, à l'entrée d'un multiplieur 10. La voie de traitement 8 comprend également un filtre passe-haut 11 destiné à filtrer les signaux correspondant aux échos de parois, ainsi qu'un conformateur à seuil 12 branché sur un fréquencemètre 13. Les fréquencemètres 13 des différentes voies sont reliés à un ëchantillonneur scrutateur 14 commun alimentant un moyen de visualisation 15. La fig. 4 montre que la voie 8 peut être double et comporter une branche 8a lorsque le vélocimètre attaché à chaque couple de transducteurs 3 et 7 est conçu pour fournir, en plus du signal de fréquence, une information correspondant au sens de l'écoulement.
Selon l'invention, le filtrage est assuré en interposant un filtre 16 entre le multiplieur 10 et le filtre passe-haut 11. Le filtre 16 est du type basse-bas de façon à ne laisser subsister, pour le traitement par la voie considérée, que le signal correspondant au spectre Doppler S affecté à cette voie.
A partir de la fig. 2, les signaux échos traités par le multiplieur 10 sont, ainsi que cela est connu dans la mesure par effet Doppler, translatés, de manière à faire correspondre la fréquence considérée avec l'origine, comme cela est illustré par les fig. 5 et 6 s'analysant par comparaison avec les fig. 2 et 3. Ces figures permettent de constater que, dans le cas de prise en compte du signal-écho correspondant aux transducteurs récepteurs 71 et 73 respectivement, il convient donc de prendre en charge, pour la voie 81, le spectre Doppler S. et pour la voie 83 le spectre Doppler S3, sans laisser passer les fréquences parasites correspondant aux spectres Doppler des fréquences adjacentes. Le filtre 16 est conçu de manière à laisser passer un domaine spectral correspondant à la surface définie par le tracé T qui doit être déterminé pour introduire une atténuation telle que le spectre Doppler S2 correspondant à la fréquence f2 - f1 pour la voie 81 et S4 + S2 correspondant aux fréquences f4 - f3 et f8 - f2 pour que la voie 83 soit occultée. A cet effet, selon l'invention, le filtre 16 de chaque voie 8 est d'un type capable d'introduire une atténuation minimale de 80 décibels entre le domaine spectral S à retenir et le domaine spectral le plus proche. En relation avec l'écart de fréquence, chaque filtre selon l'invention est choisi du type ButterWorth d'ordre 7. Par les moyens ci-dessus, chaque voie 8 assure la sélection et le traitement du signal écho correspondant exactement au faisceau ultrasonore émis par l'émetteur couplé au transducteur récepteur considéré et fournit ainsi, après filtrage des signaux parasites dûs aux échos de paroi et mise en forme, un signal directement utilisable par l'intermédiaire du fréquencemètre pour alimenter les moyens de visualisation 15.
Puisque les différents transducteurs émetteurs 31 à 38 émettent ainsi simultanément des émissions ultrasonores à des fréquences différentes, mais que les voies de traitement attachées aux transducteurs récepteurs sont à même de ne prendre en compte pour le traitement que le signal-écho correspondant au faisceau émetteur auquel il est affecté, il devient possible de disposer, en temps réel de l'ensemble des signaux-échos qui permettent ainsi de posséder une information globale de mesure des vitesses moyennes dans les tranches du segment 1 correspondant aux faisceaux 51 à 58.
Cette information globale permet ainsi de disposer d'une image en temps réel de l'onde de flux pour obtenir, par exemple, dans le cas où la barrette de transducteurs 3 et 7 est placée selon l'axe du segment de vaisseau, huit lignes continues L1 à L8 visualisant l'écoulement du flux dans les huit tranches successives du segment de vaisseau comme illustré par la fig. 7, dans laquelle l'abscisse représente l'échelle de temps t.
La fig. 8 représente une autre possibilité de visualisation dans laquelle l'abscisse représente l'échelle de l'espace e. Dans ce cas, la visualisation est obtenu par une représentation à base d'échelle de gris ou de pseudo-couleurs. Cette figure illustre un exemple selon lequel les huit vitesses d'écoulement locales sont sensiblement identiques, ce qui correspond, à un segment de vaisseau sensiblement constant.
Par contre, la fig. 9 illustre un exemple selon lequel les vitesses s'accroissent d'une tranche à l'autre, ce qui correspond à un segment de vaisseau dont la section diminue dans le sens d'écoulement du flux.
Lorsque l'émetteur 2 est composé d'une ou plusieurs barrettes disposées perpendiculairement à l'axe du segment de vaisseau, il devient possible de visualiser la présence ou l'absence d'un flux et d'obtenir, comme cela est illustré par la fig. 10, une rétroprojection en plan du segment visé.
Selon le nombre de transducteurs émetteurs 3 composant l'émetteur 2, il est possible de considérer que l'influence parasite des émissions simultanées peut être négligée à partir du moment où elles sont suffisamment distantes d'un transducteur récepteur donné. En pratique, tel est le cas lorsque les transducteurs sont séparés d'un intervalle correspondant à huit ou dix transducteurs juxtaposés.
Dans un tel cas, pour faciliter la construction de l'appareil, il devient possible de mettre en oeuvre n transducteurs émetteurs et de générer un nombre de fréquences différentes m inférieur au nombre n. Dans un tel cas, la même fréquence peut alors être appliquée à deux transducteurs émetteurs dont les transducteurs récepteurs sont séparés par un nombre de transducteurs intermédiaires égal a m- 2.
Pour faciliter la construction de l'émetteur 2 et du récepteur 6, il est possible, au sens de l'invention, de constituer les différents transducteurs à partir d'une plaque piézoélectrique,, telle qu'en zirconate de baryum, à large bande passante qui est sectionnée ou tronçonnée en autant de plaquettes élémentaires qui ont ainsi toutes les mêmes caractéristiques physiques.
- POSSIBILITE D'APPLICATION INDUSTRIELLE.
L'invention trouve une application intéressante dans la mesure du flux sanguin dans les artères en vue de mettre en évidence toute anomalie significative d'une perturbation d'écoulement.

Claims

REVENDICATIONS :
1 - Procédé de mesure en temps réel pour la visualisation des vitesses d'écoulement d'un flux en mettant en oeuvre un vélocimètre ultrasonore à effet Doppler, caractérisé en ce qu'on : - utilise un émetteur composé de n transducteurs à large bande passante, électriquement séparés,
- génère un nombre in de tensions sinusoïdales continues de fréquences différentes, - applique, simultanément, à chacun des n transducteurs émetteurs l'une des m tensions sinusoïdales, afin de produire m faisceaux ultrasonores de fréquences différentes,
- recueille l'ensemble des signaux-échos réfléchis par la cible visée sur un récepteur composé de n transducteurs couplés aux transducteurs émetteurs et associés chacun à au moins une voie de traitement du signal-écho,
- filtre sur chaque voie le signal-écho reçu par un filtre passe-bas ne laissant passer que le domaine spectral de réception associé à la fréquence d'émission du transducteur émetteur couplé au transducteur récepteur considéré,
- conforme le signal isolé recueilli et le ditige vers un fréquencemètre,
- et alimente un appareil de visualisation par un échantillonneur scrutant successivement les sorties des n fréquencemètres correspondant aux n transducteurs récepteurs. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque couple transducteur émetteur - transducteur récepteur est associé à deux voies de mesure fournissant une information relative à la fréquence et au sens de l'écoulement et en ce que chacune des voies comprend un filtre passe-bas. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, pour chaque voie de traitement des signaux-échos recueillis, un filtre passe-bas introduisant une atténuation minimale de 80 décibels entre le domaine spectral associé au signal Doppler recherché et les autres domaines spectraux. 4 - Procédé selon la revendication 1 â 3, caractérisé en ce que les fréquences des émissions ultrasonores sont séparées l'une de l'autre par un écart au moins égal à 4 % de la fréquence de base et en ce que les filtres passe-bas sont alors respectivement d'ordre 7. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fréquence de base est 5 MHz.
6 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on utilise un émetteur composé de n transducteurs et en ce qu'on génère un nombre d'émissions m égal â n. 7 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on utilise un émetteur composé de n transducteurs et en ce qu'on génère un nombre d'émissions m différent de n et en ce que deux transducteurs récepteurs recevant une même fréquence d'émission sont séparés l'un de l'autre par un nombre de transducteurs récepteurs égal à m moins 2.
8 - Appareil de mesure en temps réel pour la visualisation des vitesses d'écoulement d'un flux en mettant en oeuvre un vélocimetre ultrasonore à effet Doppler, du type comprenant au moins un oscillateur (4), un émetteur et un récepteur composés de transducteurs séparés, au moins une voie de traitement (8) associée à chacun des transducteurs récepteurs et comprenant un amplificateur haute fréquence (9), un multiplieur (10), un filtre passe-haut (11), un conformateur (12) et un fréquencemètre (13) raccordé à un échantillonneur scrutateur (14) précédant un moyen de visualisation (15), caractérisé en ce qu'il comprend :
- n transducteurs émetteurs et récepteurs (3 et 7) à large bande passante,
- m oscillateurs (4) produisant des tensions sinusoïdales continues de fréquences différentes qui sont appliquées, simultanément, chacune à un transducteur émetteur, - un filtre passe-bas (16) interposé sur chaque voie de traitement entre le multiplieur et le filtre passe-haut. 9 - Appareil de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque filtre passe-bas introduit une atténuation minimale de 80 décibels entre le domaine spectral associée au signal Doppler recherché et les autres domaines spectraux.
10 - Appareil de mesure selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend des oscillateurs produisant des tensions sinusoïdales continues dont les fréquences sont séparées les unes des autres par un écart au moins égal à 4 % de la fréquence de base et en ce que les filtres passe-bas sont d'ordre 7.
11 - Appareil de mesure selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur composé de n transducteurs, un groupe générateur émettant un nombre de tensions m différent de n et en ce qu'il comprend n transâucteurs récepteurs agencés de telle façon que deux transducteurs récepteurs couplés à deux transducteurs émettant des ondes ultrasonores de même fréquence, sont séparés l'un de l'autre par un nombre de transducteurs récepteurs égal à m moins 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5010528A (en) * 1988-06-30 1991-04-23 Shigeo Ohtsuki Doppler flow velocity distribution measuring apparatus
CN112730607B (zh) * 2020-12-31 2022-12-16 青岛精安医疗科技有限责任公司 基于流量检测的超声波氧浓度测量方法、系统和制氧系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217909A (en) * 1978-08-23 1980-08-19 General Electric Company Directional detection of blood velocities in an ultrasound system
US4265126A (en) * 1979-06-15 1981-05-05 General Electric Company Measurement of true blood velocity by an ultrasound system
FR2506472B1 (fr) * 1981-05-25 1985-06-21 Inst Nat Sante Rech Med Procede et appareil de mesure en temps reel pour la visualisation des vitesses d'ecoulement dans un segment de vaisseau
JPS5897347A (ja) * 1981-12-03 1983-06-09 株式会社東芝 超音波診断装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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