FR2465464A1 - Procede d'examen d'un patient par ultrasons, et systeme mettant en oeuvre un tel procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE D'EXAMEN D'UN PATIENT AU MOYEN D'ULTRASONS EMIS ET RECUS PAR DES SYSTEMES EMETTEUR-RECEPTEUR A PLUSIEURS ELEMENTS COMMANDES EN PHASE DE MANIERE A EMETTRE DES FAISCEAUX ELEMENTAIRES DONT L'ENSEMBLE FORME UN EVENTAIL. SELON L'INVENTION, DEUX TELS SYSTEMES SONT DISPOSES DE PART ET D'AUTRE DE LA SECTION A EXAMINER ET L'IRRADIENT A TOUR DE ROLE. L'IMAGE RESULTANTE SUR UN DISPOSITIF DE VISUALISATION EST CONSTITUEE PAR LA SUPERPOSITION DES DEUX IMAGES DUES AUX DEUX SYSTEMES EMETTEUR-RECEPTEUR. CETTE IMAGE PRESENTE UNE RESOLUTION NETTEMENT AMELIOREE PAR RAPPORT A L'ART ANTERIEUR ET CE, NOTAMMENT, POUR LES PARTIES PERIPHERIQUES DE LA SECTION EXAMINEE; DES SECTIONS D'ASSEZ GRANDES DIMENSIONS PEUVENT ETRE CONVENABLEMENT EXAMINEES.

Description

La présente invention concerne un procédé d'examen d'un patient par ultrasons, du type où l'énergie ultrasonore est émise puis reçue par un système émetteur-récepteur comportant plusieurs éléments émetteur-récepteur côte à côte, ces éléments émettant des impulsions ultrasonores déphasées de manière à examiner une zone du patient par un faisceau ultrasonore fin balayant un domaine sectoriel en éventail ; un tel procédé permet d'élaborer et de visualiser sur un dispositif de visualisation approprié une image en temps réel, bidimensionnelle, en forme d'éventail de la section-examinée.

l'invention concerne plus particulièrement un procédé perfectionné de manière à permettre l'obtention d'une image de la totalité de la section examinée présentant une résolution nettement améliorée par rapport à celle présentée dans les techniques antérieures ; elle concerne également un système de mise en oeuvre de ce procédé.

Les procédés de ce type, et les appareils appropriés à leur mise en oeuvre, connus jusqu'alors sont utilisés pour permettre un diagnostic médical concernant des organes dynamiques ou statiques internes d'un patient, la représentation des organes ainsi examinés se faisant selon le mode de représentation classiquement appelé "mode B" selon lequel les variations d'impédance acoustique des différents tissus traversés par le faisceau ultrasonore sont traduites par des différences de luminosité sur l'écran du dispositif de visualisation.

Un tel procédé et dispositif d'examen par ultrasons est décrit par exemple dans la demande de brevet français NO 76 23728 déposée le D août 1976 et publiée sous le NO 2 320 560, et dans la demande de brevet français NO 76 24795 déposée le 13 août 1976 et publiée sous le NO 2 391 701. La première de ces deux demandes décrit plus particulièrement des moyens permettant l'élaboration d'un secteur en forme d'éventail par déplacement d'un faisceau d'ultrasons engendré par un transducteur du type "chaine déphasée". La seconde décrit notamment des moyens qui permettent d'élaborer et de visualiser en temps réel une image bidimensionnelle, en forme d'éventail, du coeur d'un patient par exemple.

Cet appareillage utilise, entre autres, la méthode déjà mentionnée des déphasages entre les différents éléments du réseau de transducteurs ; les impulsions émises par ces différents éléments sont commandées en phase, de telle façon que le faisceau d'ultrasons se propage dans la direction souhaitée. Ainsi il est possible, grâce à une commande appropriée, de faire balayer par étapes successives par le faisceau d'ultrasons, un secteur en forme d'éventail. On peut ainsi engendrer successivement en un temps relativement court un grand nombre de directions radiales définissant le secteur de façon à permettre un affichage en temps réel et ce, grâce au fait que la génération de ces directions ne nécessite que 1/30 seconde environ.Toutefois un tel système présente le gros inconvénient que, dans de nombreux cas, la section à examiner du patient ne peut pas être explorée entièrement et que la résolution latérale de part et d'autre du rayon central devient d'autant plus mauvaise que l'on s'éloigne de ce rayon.

La présente invention a pour objet une amélioration importante de ce type de procédé qui permet d'obtenir une image de la totalité de la section examinée du corps d'un patient avec une résolution nettement améliorée par rapport aux procédés de l'art antérieur.

Le procédé selon l'invention pour ltexamen-d'un patient à l'aide d'ultrasons émis et reçus par un système émetteur-récepteur à plusieurs éléments dont la phase est commandée de manière à permettre ltélabora.ion en temps réel d'une image bidimensionnelle, en forme d'éventail d'une section du patient, par un dispositif de visualisation, est caractérisé en ce qu'il est prévu un second système émetteur-récepteur également orienté vers la section à examiner et formant avec le premier un angle prédéterminé, et en ce que ces deux systèmes émetteur-récepteur sont commandés de façon à fonctionner alternativement, l'éla- boration des deux images en résultant se faisant au même rythme et leur visualisation sur le dispositif de visualisation conduisant à l'obtention d'une image globale obtenue par superposition de ces deux images de la section examinée.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention et du système pour sa mise en oeuvre ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue très schématique des éléments
essentiels à la compréhension d'un système de mise
en oeuvre du procédé de diagnostic à ultrasons de
la présente invention
- la figure 2, une vue schématique des deux ensembles
de faisceaux ultrasonores permettant l'examen, selon
l'invention, d'une même section du patient par
superposition de deux images en éventail
- les figures 3 et 4, des vues schématiques per
mettant de comprendre comment le procédé de l'in
vention permet d'améliorer la finesse et la réso
lution de l'examen de parties déterminées de la
section à observer.

Comme on le sait, il est possible de différencier des tissus en utilisant les ultrasons, du fait des modifications de leur propagation. Les ultrasons représentent une méthode de diagnostic particulièrement avantageuse car ils ne nécessitent aucune technique invasive pour les tissus. A cet égard, il est apparu récemment qu'il était opportun d'utiliser la méthode dite "mode B" et le principe des déphasages entre les différents éléments d'un réseau de transducteurs permettant d'obtenir une image bidimensionnelle, en forme d'éventail de la section du patient exami née. Selon cette méthode, les ultrasons sont envoyés sous différents angles et, après réflexion, captés par un système émetteur-récepteur. C'est ce qui est notamment décrit dans les deux demandes de brevet précitées.

Mais, dans ce procédé de l'art antérieur, il est à noter qu'il n'est pas possible d'examiner avec une grande précision des zones de grande surface. En effet, si l'analyse de la section examinée est précise dans la région centrale de l'éventail, on constate qu'elle se dégrade au fur et à mesure que l'on s'écarte du faisceau ultrasonore central et, que plus on s'écarte de ce faisceau central pour aller vers les bords de l'éventail, plus il y a de distorsion.

Le procédé d'examen de la présente invention vise à remédier à ces inconvénients.

Afin de pouvoir explorer complètement une zone étendue du patient, par exemple une section du crâne eA, on place conformément à l'invention deux systèmes émetteurrécepteur 1 et 2 sur les parties temporales de façon que les énergies ultrasonores émises dans un plan se déploient et explorent les mêmes parties de cette section. Les deux systèmes émetteur-récepteur 1 et 2 fonctionnent alternativement sous la commande d'un dispositif approprié 3 (ce qui est représenté par des lignes en traits pleins et des lignes interrompues sur la figure 1) et ce, de façon que chaque système procède à environ 25 explorations par seconde. Les résultats obtenus sont envoyés par l'intermédiaire d'un circuit électronique 4 approprié, à un même dispositif de visualisation, de préférence un dispositif comportant un écran sur lequel apparait une image par superposition de la section dans son entier. De ce fait, l'utilisateur peut disposer immédiatement d'une vue d'ensemble exacte des structures internes de la section choisie.

Dans l'exemple de la figure 1, les deux ensembles émetteur-récepteur 1 et 2, disposés face à face, sont commandés de manière que, comme on le voit plus en détail sur la figure 2, l'ouverture de éventail de chaque ensemble soit de 900. Une telle ouverture permet l'examen de sections d'assez grandes dimensions.

Le phénomène de distorsion latérale déjà mentionné est illustré sur la figure 2 qui permet de comprendre comment le procédé de l'invention permet de compenser ce phénomène sur l'image observée sur l'écran du dispositif de visualisation (5, figure 1).

Pour le rayon central émis par chacun des deux ensembles transducteurs (11 pour l'ensemble 1, 21 pour l'ensemble 2), la distorsion est négligeable et chaque zone élémentaire de la section du patient observée donne sur l'image une zone Z1 approximativement circulaire et de petite dimension, correspondant à une bonne résolution spatiale, et donc à une bonne finesse dans l'analyse.

Par contre, au fur et à mesure que l'on s'éloigne de ce rayon central, la zone de l'image visualisée pour une zone élémentaire de la section du patient, se distord et s'allonge dans la direction perpendiculaire au rayon correspondant. L'image de zones élémentaires pour les rayons 22, 23, ...25 est schématiquement représentée en Z22 Z23 . .Z25 De même, l'image de zones élémentaires donnée par les rayons 12 à 15 est représentée en Z12 à Z
15
Cette distorsion latérale dépend d'une part des paramètres physiques des systèmes émetteur-récepteur 1 et 2 constitués chacun d'un réseau de transducteurs à déphasage ; elle dépend d'autre part des zones de densité plus élevée se trouvant à l'intérieur de l'objet à représenter.

Le procédé de l'invention, où les deux ensembles émetteur-récepteur l et 2 fonctionnent alternativement permet d'obtenir sur ltécran du dispositif de visualisation une image globale de la section examinée qui est en fait la superposition des deux images correspondant aux deux ensembles 1 et 2. L'information utile de cette image globale est constituée par les intersections des zones d'image.dues aux deux groupes de faisceaux élémentaires 11...15 et 21...25. On a représenté symboliquement trois telles zones de superposition. La première Z1 est approximativement un petit cercle de même dimension que chacune des images données par les faisceaux Il et 21 puisqu'en cet endroit, il n'y a pratiquement pas de distorsion.La seconde est constituée par l'intersection des images12 et Z22 ; la troisième par celle des images
Z15 et Z25
Il apparait clairement sur cette figure que ces zones d'intersection qui se distinguent nettement sur l'écran par un renforcement de brillance dû à la superposition des deux images ont, dans toute l'ouverture de l'éventail, des dimensions assez voisines si bien que l'on obtient une image à peu près homogène sur tout son domaine.

Il est clair que l'on n'a représenté ici que cinq faisceaux-élémentaires par demi-éventail mais qu'il y en a beaucoup plus ; il est clair également que l'image globale se construit pour l'observateur par tous les points d'intersection des deux groupes de faisceaux.

Ainsi le procédé de l'invention consistant à utiliser deux systèmes émetteur-récepteur fonctionnant alternativement, permet d'améliorer considérablement la résolution de l'examen.

La description qui vient d'être faite concernait un cas où l'on souhaitait examiner une section entière du patient, ce qui conduisait à utiliser des systèmes émetteur-récepteur émettant des faisceaux dans un angle largement ouvert, et par exemple de 900.

Si l'on ne désire examiner qu'une partie réduite prédéterminée d'une section du corps, l'angle d'ouverture des éventails de faisceaux effectivement émis par les deux ensembles 1 et 2 sera avantageusement réduit, par exemple de 900 à 200, comme schématiquement représenté aux figures 3 et 4, en conservant le même nombre de faisceaux élémentaires.

Il est clair qu'en disposant du même nombre de faisceaux dans un plus petit angle, on améliore la résolution puisqu'on a une plus grande densité des trajets de faisceaux d'ultrasons dans la partie a' analyser.

La figure 3 représente une première variante d'une telle utilisation du système de l'invention, où l'angle d'ouverture des ensembles de faisceaux ultrasonores est réduit à environ 200, leur nombre étant conservé. Dans cette version, les deux ensembles émetteur-récepteur 1 et 2 se font face et sont p arallèles. ils sont commandés de telle façon que les deux groupes de faisceaux élémentaires font entre eux un angle moyen (angle des deux faisceaux centraux Il et 21) de 1800.

Dans cette utilisation du système-de l'invention, où la densité des faisceaux élémentaires est augmentée par rapport à l'utilisation illustrée aux figures 1 et 2, on obtient une meilleure reproduction dé la zone examinée.

La figure 4 illustre schématiquement une autre variante d'utilisation du système de l'invention dans laquelle d'une part les deux ensembles émetteur-récepteur 1 et 2 sont commandés de façon que la totalité des faisceaux élémentaires soit compris, pour chaque groupe de faisceaux élémentaires, dans un angle inférieur à 900 pour améliorer la finesse de l'image en augmentant la densité des faisceaux élémentaires dans la petite zone à examiner (comme pour la figure 3) ; ces deux ensembles 1 et 2 sont d'autre part commandés de façon que l'angle moyen des deux groupes de faisceau (angle formé par les faisceaux centraux 41 et 42 de ces deux groupes par exemple) soit différent de 1800.

Cette utilisation permet, tout en bénéficiant de l'amélioration de résolution due à l'invention et de l'augmentation de finesse due à la plus grande densité de faisceaux dans la zone d'examen, d'examiner, sans être gêné par des régions de plus grande densité telles que des structures osseuses A1 et A2 des zones du sujet partiellement entourées par de telles structures osseuses.

Claims (3)

1. R EV END I C A T I O N S

   t. 'Procédé d'examen d'un patient au moyen d'ultrasons émis et reçus par un système émetteur-récepteur (1) à plusieurs éléments dont la phase est commandée ede manière à émettre un premier éventail de faisceaux élémentaires permettant l.'.e'laboration en temps~ réel d'une image bidiken- sionnelle, en forme d'éventail, d'une section (A) du patient, par un dispositif de visualisation (5), caractérisé en ce qu'il est prévu un second système émetteur-récepteur~ (2) du même type que: le premier, également orienté vers la section (A) å examiner et ëmettant un deuxième éventail de faisceaux élémentaires formant avec le premier un angle prédétermine, et en ce que ces deux systèmes (1, 2).sont commandés de façon.à fonctionner alternativement, l'élaboration des deux images en résultant se faisant au même rythme et leur visualisation sur le dispositif de visualisation conduisant à l'obtention d'une image globale obtenue par superposition de ces deux images de la section examinée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux systèmes émetteur-récepteur (1,2) sont commandés de façon que les deux éventails de faisceaux élémentaires forment un angle tel que-les zones périphériques de la section à examiner soient reproduites avec une résolution optimale.
3. 3. Système d'examen arun patient au moyen d'ultrasons, comportant un premier système émetteur-récepteur (1) à plusieurs éléments commandés en phase de manière à permettre l'élaboration en temps réel d'une image bidimensionnelle, en forme d'éventail, d'une section (A) du patient, par un dispositif de visualisation (5), caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un deuxième système émetteur-récepteur (2) du même type

   que le premier, également orienté vers la section (A) à

   examiner et formant avec le premier (i) un angle prédé

   terminé - un dispositif de commande (3) commandant les deux systè

   mes émetteur-récepteur (1,2) de façon alternée ; ; - un dispositif (4) de transfert des résultats obtenus par

   chacun des deux émetteur-récepteur (1,2), vers le dispo

   sitif de visualisation, ce dispositif de transfert (4)

   étant lui-même commandé par le dispositif de commande (3).