FR2516375A1 - Procede et appareil de mesure par ultrasons de la vitesse d'ecoulement du sang - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL D'ECHOGRAPHIE ET DE MESURE SIMULTANEE PAR ULTRASONS, DE LA VITESSE D'ECOULEMENT DU SANG. CET APPAREIL COMPORTE UNE UNITE CENTRALE4 DE COMMANDE, UNE UNITE2 D'ECHOGRAPHIE DESTINEE A FORMER UNE IMAGE BIDIMENSIONNELLE EN TEMPS REEL, UNE UNITE1 DE MESURE PAR EFFET DOPPLER, ET UNE UNITE5 ASSOCIEE A CETTE UNITE1 ET DESTINEE A PRODUIRE UNE ESTIMATION D'UN SIGNAL MANQUANT. UN ECRAN3 DE TUBE A RAYON CATHODIQUE PERMET UNE VISUALISATION CONVENABLE DE L'IMAGE ET DU SPECTRE DOPPLER. DOMAINE D'APPLICATION: EXPLORATION DE STRUCTURES BIOLOGIQUES VIVANTES.

Description

L'invention concerne d'une manière générale l'association d'une mesure par

ultrasons, utilisant l'effet Doppler,

de l'écoulement du sang et d'une formation d'image d'am-

plitude d'échos d'ultrasons, permettant d'obtenir, dans un but pratique et simultanément, une image d'une structure biologique (par exemple un vaisseau sanguin, un ventricule cardiaque, etc) et une mesure de la vitesse d'écoulement du sang dans cette structure L'association est obtenue sans réduction de la vitesse maximale du sang qui peut être mesurée au moyen de techniques Doppler à impulsions

et on peut également utiliser une technique Doppler continue.

Dans ce dernier cas, la vitesse maximale pouvant être

mesurée n'est pas limitée.

Des techniques de mesure par ultrasons de la vitesse d'écoulement du sang, basées sur le principe

Doppler (désignée ci-après "mesure Doppler"), et de forma-

tion d'image d'amplitude d'écho, utilisant des impulsions

ultrasonores (désignée ci-après "échographie") sont consi-

dérées comme connues, et l'invention concerne une association ou combinaison de ces deux techniques pour effectuer des mesures simultanées Le procédé peut être mis en oeuvre au prix de légères modifications apportées aux appareils commerciaux de formation d'image et de mesure de vitesse du sang et par une interconnexion de ces appareils avec

une unité centrale de oommande.

L'image de la structure biologique est représentée sur un écran convenable de visualisation, et la région dans laquelle la vitesse d'écoulement du sang est mesurée est représentée sur le même écran Une analyse spectrale

utile du signal Doppler reçu peut également être représen-

tée sur un écran et éditée, le cas échéant, sur une

imprimante convenable.

L'invention a pour objet de simplifier l'orien-

tation ou le pointage de la tête ou du transducteur (ou des transducteurs) à ultrasons pendant la mesure Doppler de la vitesse du sang en utilisant l'image d'amplitude d'écho pour déterminer la région dans laquelle la vitesse du sang est mesurée En combinant la mesure de la vitesse du sang et une mesure dimensionnelle des vaisseaux sanguins, il est possible d'estimer ou de calculer le débit volumique

réel dans le vaisseau.

Une considération très importante, lorsqu'on utilise un équipement du typé décrit, est que le signal Doppler est présenté sous une forme audible, par exemple dans un haut-parleur Le médecin effectuant une recherche utilisera, en particulier au début, à un degré élevé, l'information contenue dans le signal Doppler audible, entre autres pour rechercher des points ou des zones, dans le circuit sanguin, o une mesure ou une formation d'image plus détaillée peut être intéressante Il est donc très important que le signal Doppler présenté de façon audible

ne soit pas perturbé ou déformé de façon sensible.

Il existe dans le commerce un équipement destiné à la formation d'une image dans deux dimensions de

structures biologiques, en temps réel, sur la base de l'am-

plitude d'échos d'une courte impulsion ultrasonore Cet équipement connu existe en deux versions: a) un équipement basé sur un balayage sectoriel,, qui peut

être obtenu soit avec un agencement (réseau) de trans-

ducteur commandé en phase, soit avec un transducteur mobile mécaniquement; b) un équipement basé sur un balayage linéaire, qui est obtenu soit avec une sélection électronique d'éléments dans un réseau linéaire de transducteurs, soit avec

un mouvement mécanique linéaire d'un transducteur unique.

Un équipement de mesure Doppler par ultrasons

de la vitesse d'écoulement du sang est également disponi-

ble dans le commerce et peut mettre en oeuvre deux procédés fondamentaux; a) un procédé à impulsions ultrasonores Ceci rend possible

une résolution de profondeur le long du faisceau ultra-

sonore, Ce sorte qu'on peut mesurer la vitesse dans une petite région Il est également possible d'utiliser un échantillonnage à profondeurs multiples de façon

à permettre une mesure de la vitesse à plusieurs pro-

fondeurs Ce procédé a pour inconvénient de présenter une limitation de la vitesse maximale pouvant être

mesurée, donnée par le rythme ou la fréquence d'impul-

sions qui est utilisé.

b) Mesure ultrasonore continue Avec ce procédé, on ne peut obtenir aucune résolution de profondeurs le long du faisceau ultrasonore Par contre, il n'existe aucune limitation quant à la vitesse maximale pouvant être

mesurée Il existe des instruments commerciaux disponi-

bles, qui associent les procédés a) et b) tels que

décrits ci-dessus.

Il existe également un équipement disponible

dans le commerce qui associe la formation d'une image d'am-

plitude d'écho et une mesure de vitesse du sang par effet Doppler Trois principes ont été utilisés: a) Le mode à interruption L'image est figée pendant la commande manuelle sur un écran convenable et la tête à ultrasons est utilisée pour la mesure de la vitesse

i du sang par effet Doppler.

b) Toutes les secondes, une impulsion ultrasonore émise est utilisée pour la mesure de la vitesse par effet Doppler et les impulsions intermédiaires sont utilisées pour la formation d'image par amplitude d'écho En d'autres termes, les impulsions servent alternativement

à la mesure Doppler et à l'échographie.

c) Enfin, il semble que l'on ait proposé une forme de réalisation dans laquelle plusieurs impulsions Doppler sont émises sous forme d'un train contigu, ayant des interruptions périodiques pour une seule impulsion

de formation d'image d'amplitude d'écho.

Les procédés décrits ci-dessus, associant l'écho-

graphie et la mesure Doppler, présentent des défauts et des inconvénients tels que ceux donnés ci-dessous 1) Dans le mode à interruption, des mouvements de

la'tête de mesure ou de l'objet soumis à la mesure, lors-

que l'image est figée, donnent des indications erronées

de la région dans laquelle la vitesse est mesurée.

2) Avec l'émission alternée d'impulsions Doppler et de formation d' image, la fréquence d'émission des impulsions Doppler est réduite de sorte que la vitesse maximale pouvant être mesurée est également réduite (mesure par impulsions Doppler). 3) Dans le troisième procédé indiqué, la mise à jour de l'image ne s'effectue que lentement, ce qui a pour résultat une orientation limitée lorsque l'objet et/ou la tête de mesure est déplacé Un autre grave inconvénient de ce procédé est que l'écoute du signal est soumise à des perturbations, car les signaux de formation d'image

sont audibles.

Dans les procédés b) et c), il est possible de ne pas utiliser un signal de mesure Doppler continu, ce qui signifie que les vitesses maximales pouvant être mesurées sont déterminées par la fréquence de base dans le mode à

impulsions Doppler.

Ces inconvénients sont évités, conformément à la présente invention, en rendant possible l'utilisation d'une fréquence d'image élevée (par exemple 20 Hz) De plus,

des signaux de mesure Doppler, aussi bien du type à impul-

sions que du type continu, peuvent être utilisés et la fréquence des impulsions, dans le mode à impulsions, ne nécessite pas une réduction par rapport à la valeur qu'elle

possède lors d'une mesure purement Doppler.

Ainsi, à partir de techniques connues, l'inven-

tion est basée sur un procédé de mesure par ultrasons

de la vitesse d'écoulement du sang, reposant sur le prin-

cipe Doppler (mesure Doppler), cette mesure étant associée à une formation simultanée d'image d'amplitude d'écho utilisant des impulsions ultrasonores (échographie), pour l'investigation de structures biologiques vivantes, en particulier des structures en mouvement, par exemple une fonction cardiaque, la mesure Doppler et l'échographie étant effectuées séquentiellement à des intervalles si possible variables et si courts que l'échographie est mise à jour à une fréquence assez élevée pour l'obtention d'une qualité d'image acceptable et que la mesure Doppler occupe une partie du temps suffisante pour déterminer la vitesse avec une précision souhaitée, afin qu'une information

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d'image provenant de l'échographie et une indication de la région ou du point de mesure Doppler soient présentées en temps réel sur un écran de tube à rayon cathodique ou autre, procédé dans lequel également une unité de commande est destinée à synchroniser la mesure Doppler et l'échographie, un ou plusieurs transducteurs étant actionné à tout instant donné pour effectuer soit la mesure Doppler, soit l'échographie La particularité du procédé selon l'invention consiste principalement en ce que la mesure

Dopplèr est interrompue au cours d'intervalles qui consti-

tuent une partie non essentielle du temps, pour effectuer un balayage complet ou partiel du faisceau ultrasonore sur le champ image, et en ce que le signal Doppler mesuré directement est utilisé pour produire une estimation qui

remplace le signal Doppler mesuré directement, soit cons-

tamment, soit pendant certaines parties du temps.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels:

la figure 1 est un schéma simplifié d'un appa-

reil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'inven-

tion; la figure 2 montre schématiquement une forme d'image représentée par l'appareil selon l'invention; la figure 3 montre schématiquement une seconde forme d'image représentée par l'appareil selon l'invention;

la figure 4 montre schématiquement une modifi-

cation de l'agencement de la figure 2, avec un transducteur Doppler séparé; la figure 5 montre schématiquement une autre

forme de présentation basée sur l'utilisation d'un agence-

ment (réseau)linéaire de transducteurs pour l'échographie et un transducteur Doppler séparé; la figure 6 est un schéma de la partie de

l'appareil dans laquelle le signal Doppler mesuré directe-

ment est remplacé par un signal estimé; la figure 7 est un schéma simplifié d'une forme de réalisation destinée à produire une estimation du signal Doppler; la figure 8 est un schéma simplifié d'une autre forme de réalisation pour la formation de l'estimation; lai-figure 9 est un diagramme des temps montrant schématiquement un exemple de la répartition temporelle de l'échographie et de la mesure Doppler et, en outre, un certain traitement-de signaux (fonction de fenêtre)

la figure 10 est un diagramme des temps, ana-

logue à celui de la figure 9, mais associé à une forme particulière de réalisation basée sur l'utilisation d'un filtre passe-haut;

la figure 11 est un schéma simplifié d'un exem-

ple de réseau de préfiltrage destiné à être monté en avant du filtre passe-haut, à l'intérieur de l'appareil; et la figure 12 est un schéma d'un exemple d'un

ensemble (réseau) de transducteurs pour l'appareil de l'invention.

La figure 1 est un schéma simplifié d'un appareil

destiné à appliquer en pratique le procédé de l'invention.

L'appareil comprend une unité centrale 4 de commande, une unité 2 de formation d'une image d'amplitude d'écho; destinée à former une image bidimensionnelle en temps réel, une unité Doppler 1 à laquelle est associée une unité 5 d'estimation de signal manquant, ainsi qu'un instrument,

par exemple un écran 3 de tube à rayon cathodique, permet-

tant un affichage et une présentation convenables de l'image et du spectre Doppler Le procédé peut être utilisé de façon correspondante pour la formation d'image d'amplitude d'écho dans une dimension et dans trois dimensions ' L'unité Doppler l et l'unité 2 de formation d'image peuvent être mises en marche et arrêtées électroniquement Les deux

unités sont commandées par l'unité 4 de commande qui fonction-

ne selon des principes connus et classiques pour une telle commande Pendant le fonctionnement, l'unité 4 de commande établit des interruptions de la mesure Doppler durant de courts intervalles de temps (par exemple 15 millisecondes) afin de faire exécuter un balayage complet ou partiel du faisceau ultrasonore de formation d'image sur le champ image ou la région de l'image Le signal Doppler mesuré directement est utilisé pour produire une estimation qui remplace le signal Doppler soit constamment, soit pendant certaines parties du temps, par exemple uniquement lorsque la mesure Doppler ne peut être utilisée, ce qui peut être dû aux intervalles d'interruption, à des transitoires passant dans des filtres passe-haut, etc L'estimation

est établie par l'unité 5.

L'image d'amplitude d'écho, qui est produite lors de chaque balayage, est stockée dans une mémoire électronique convenable d'image qui est explorée de façon continue pour que l'image soit présentée sur un écran convenable De tels procédés de mémorisation sont utilisés dans plusieurs instruments du commerce L'unité 4 de commande assure l'organisation dans le temps de la mesure Doppler et de la formation d'image (échographie), ainsi que l'organisation

des signaux pour une visualisation et une édition conve-

nables Ceci peut varier sur des détails en fonction des unités Doppler et de formation d'image utilisées et ces opérations peuvent être réalisées sur la base des mêmes techniques que celles utilisées dans des unités de commande

pour d'autres instruments à séquences temporelles.

La figure 1 représente également sous une forme schématique un transducteur Doppler 10 a et un réseau 10 de transducteur pour l'échographie, qui peut correspondre, par exemple, à celui illustré de façon relativement plus détaillée sur la figure 4 ou sur la figure 5 décrite plus

en détail ci-après.

Le fonctionnement de l'appareil de la figure 1 sera expliqué plus en détail ci-dessous, en particulier

en regard des figures 6 à 9.

Les figures 2 et 3 montrent deux exemples d'une représentation d'image et d'une indication des régions 21 (figure 2) et 31 (figure 3) dans lesquelles la vitesse du sang est mesurée à l'aide d'un réseau de transducteurs

commandés en phase.

Ces figures représentent un coeur, respectivement

en 25 et en 35, une aorte en 26 et en 36, ainsi que l'ex-

tension du champ image par des lignes 27, 28, 29 et 37, 38, 39,

respectivement La peau du patient est indiquée respective-

ment en 23 et en 32.

La même tête ultrasonore 20 et 30, respectivement, est utilisée pour la mesure Doppler et l'échographie -Sur la figure 2, le faisceau ultrasonore 22 pour la mesure Doppler est dirigé droit en avant Dans ce cas, il est possible, au moyen de sélecteurs convenables (soit des

relais, soit des commutateurs électroniques), d'intercon-

necter plusieurs éléments du réseau de transducteurs en

un seul transducteur Doppler.

Sur la figure 3, la direction 33 de la mesure Doppler est déviée par rapport à-un axe central Pour obtenir cette déviation, le signal doit être commandé en phase dans tous les éléments transducteurs 30, par exemple au moyen du même circuit électronique que celui utilisé pour la commande de phase pendant la formation d'image Le procédé de la figure 2 présente une meilleure sensibilité dans le cas d'un circuit électronique de commande de phase peu

précis et sujet aux parasites.

On peut également utiliser un transducteur séparé a pour les mesures Doppler, comme montré sur la figure 4,

sur laquelle un réseau 40 de transducteurs sert à l'écho-

graphié par balayage sectoriel entre des limites 47, 48.

La figure 5 montre un balayage d'image linéaire effectué au moyen d'un réseau linéaire 50 de transducteurs et avec un transducteur Doppler séparé 50 a Les transducteurs'50 et 5 aa sont représentés en contact avec la peau 52 du patient au-dessous de laquelle une veine est représentée en 56, cette veine étant située en partie dans le champ image ou la région de l'image qui est limitée par les lignes 57, 58 et 59 La région 51 de la mesure Doppler est

montrée comme étant à l'intérieur de la veine 56.

Cet agencement, avec un transducteur Doppler séparé, présente, entre autres, l'avantage de permettre l'utilisation d'lun transducteur Doppler 50 a qui peut être optimisé pour avoir la meilleure sensibilité au cours des mesures Doppler Avec un balayage mécanique de formation d'image, on peut utiliser un transducteur Doppler fixe séparé 50 a, car il est difficile d'arrêter le transducteur mobile de formation d'image assez rapidement pour permettre

des mesures Doppler.

On se référera à présent à la figure 9 qui montre tout d'abord un exemple de partage de temps entre l'écho- graphie et la mesure Doppler de la vitesse Avec un temps d'image de 15 millisecondes et un temps de mesure Doppler de 35 millisecondes, on obtient une fréquence d'image de 20 Hz En réduisant le temps Doppler à 18 millisecondes, par Eemple, la fréquence d'image est élevée à 30 Hz La partie restante de la figure 9 sera décrite plus en détail ci-après. Comme mentionné précédemment, le signal Doppler mesuré directement est utilisé pour produire une estimation qui remplace le signal Doppler, soit constammentl soit en l'absence du signal Doppler La figure 6 montre comment l'estimation peut remplacer le signal Doppler mesuré

directement, soit uniquement pendant les intervalles d'in-

terruption précités, soit également pendant de plus grandes parties du temps, par exemple constamment Comme représenté, l'unité 65 d'estimation du signal manquant peut être montée

dans le circuit 60 du signal, en parallèle avec une con-

nexion transmettant le signal Doppler mesuré directement du fil 61 à un commutateur 62 qui, dans sa position haute (flèche en traits pleins), transmet le signal Doppler mesuré directement et qui, dans sa position basse (flèche en traits pointillés) transmet le signal estimé de l'unité aux parties suivantes de l'appareil, par exemple l'unité 4 de commande, afin qu'une représentation de ce signal apparaisse sur un écran de visualisation ou autre, par

exemple l'écran 3 de la figure 1 Si l'appareil selon l'in-

vention est conçu pour utiliser constamment le signal estimé, le commutateur 62 reste constamment dans sa position basse ou bien seul le circuit du signal passant par l'unité 65 d'estimation du signal manquant peut suffire Lorsque le

commutateur 62 est présent, il est possible, en le comman-

dant convenablement, de choisir les parties du temps pen-

dant lesquelles le signal estimé remplace le signal Doppler 1 O

mesuré directement.

Le signal estimé est généré dans l'unité 65 d'estimation du signal manquant, qui correspond à l'unité de la figure 1, d'après les caractéristiques du signal Doppler mesuré, par exemple en association avec l'inter- valle d'interruption concerné, c'est-à-dire avant et/ou après cet intervalle Une estimation du signal Doppler manquant peut être effectuée, par-exemple, des manières suivantes: a) sur la base des caractéristiques du signal Doppler, par exemple à la fin de l'intervalle Doppler, on peut générer un signal estimé par l'application, par exemple, d'un

parasite à bande large à un réseau de filtrage commandé.

-Ceci est montré sur la figure 7 La figure 7 représente un générateur 73 de bruit à bande large, un filtre commandé 72 et un dispositif 71 destiné à produire des signaux de paramètre du filtre qui déterminent la caractéristique instantanée du filtre 72 Ce dernier peut être conçu, par exemple, sous la forme d'un filtre transversal dans lequel les pondérations intermédiaires sont réglées suivant les paramètres du filtre afin que l'on obtienne le spectre souhaité Sur la figure 7, le signal Doppler mesuré directement arrive en 70 au dispositif

71 et le signal estimé sort en 74 du filtre 72.

b) Dans la forme de réalisation de la figure 8, le signal Doppler mesuré directement et arrivant en 80 peut être mémorisé de façon continue, par exemple dans une mémoire numérique 82, par la coopération d'un compteur d'adresse

et d'une commande de saut d'adresse appliquée en 84.

Lors d'une interruption pour le balayage de l'image, la dernière partie mémorisée du signal Doppler peut être extraite et utilisée comme signal estimé pendant la période de formation d'image Ce signal estimé

apparaît en 86.

Dans la forme de réalisation de la figure 8, les

éléments 82, 83 et 84 peuvent être considérés comme cons-

tituant une unité 5 d'estimation de signal manquant, telle que montrée sur la figure 1 De la même manière, les éléments 71, 72, 73 et 74 de la forme de réalisation décrite ci-dessus en regard de la figure 7 peuvent être considérés

comme constituant une unité d'estimation de signal manquant.

Le signal Doppler "mesuré directement", indiqué en 61 sur la figure 6, est passé à travers un filtre passe- haut, par exemple un filtre 81 tel que montré sur la figure 8 Dans le cas d'une-mesure d'impulsion Doppler, le filtre passe-haut doit être précédé ou suivi d'un filtre d'interpolation. Pour obtenir une transition en douceur entre le

signal Doppler estimé et le signal Doppler mesuré directe-

ment, on peut procéder à une multiplication du signal à l'aide d'une fonction de fenêtre telle qu'indiquée en 63 sur la figure 6 Avec ce procédé, le niveau du signal est ramené progressivement à zéro avant la commutation, et il est ensuite de nouveau élevé progressivement jusqu'à l'amplitude maximale après la commutation Ceci est illustré sur la figure 9 qui montre comment les niveaux du signal peuvent varier au moment o l'on passe de la mesure Doppler à l'échographie, et vice versa On peut également prévoir

un chevauchement entre le signal Doppler mesuré directement-

et le signal estimé, en commençant à accroître le niveau du signal estimé au moment du passage du signal direct au signal estimé, tout en diminuant le niveau du signal direct A la transition du signal estimé au signal direct, un accroissement du niveau du signal direct est ainsi déclenché alors que le niveau du signal estimé est en cours de diminution Cet adoucissement ou réglage des transitions des signaux est particulièrement intéressant à la fin

de chaque intervalle d'interruption, c'est-à-dire aux chan-

gements entre le signal Doppler estimé et le signal Doppler

mesuré directement.

Pour supprimer les fortes réflexions se produisant aux interfaces tissulaires dans la structure biologique, l'instrument Doppler est équipé d'un filtre passe-haut 81

(figure 8) ayant des sélectivités de coupure élevées Lors-

que l'on commence la mesure Doppler après la période de formation d'image (intervalle d'interruption), des signaux transitoires apparaissent dans le filtre passe-haut Le signal Doppler mesuré directement ne peut être appliqué pendant la période transitoire du filtre passe-haut et, par conséquent, un signal estimé doit être utilisé également pendant cette période La période d'estimation est donc

plus longue que la période de balayage d'image, comme illus-

tré sur la figure 10.

Le temps de transition du filtre passe-haut peut être réduit par une multiplication du signal en amont du filtre, à l'aide d'une fonction de fenêtre ou de découpage telle qu'indiquée en 83 sur la figure 8 Le niveau du signal en avant du filtre 81 est ensuite lentement élevé

de zéro jusqu'à son amplitude fixe.

Une diminution du temps de transition dans le

filtre passe-haut peut également être obtenue par une mo-

dification de la réponse en fréquence du filtre au cours

du temps de transition Un exemple d'un réseau de pré-

filtrage effectuant cette opération est indiqué en 100 sur la figure 11, ce réseau comprenant une résistance 102 commandée par tension à l'aide d'un signal d'entrée 103 de commande Lorsque la mesure Doppler commence-, la valeur de la résistance commandée 102 est très basse ou à peu

près égale à zéro, ce qui a pour résultat une faible ampli-

fication et une fréquence de coupure élevée du filtre 100.

La valeur de la résistance commandée 102 est ensuite portée jusqu'à son maximum pendant 2 millisecondes après la mise en circuit de l'instrument Doppler, à la fin du balayage

de l'image.

En outre, la figure 11 représente, en plus du réseau de préfiltrage réel comprenant un condensateur 101 et la résistance commandée 102, un amplificateur à tampon indispensable 104 monté entre le réseau de préfiltrage

et le filtre passe-haut réel 105 dont le temps de transi-

tion doit être réduit Le réseau de préfiltrage peut être

incorporé dans le filtre passe-haut.

Il est évident que dans le réseau 100 de pré-

filtrage montré sur la figure 11, le condensateur 101 peut être un condensateur variable et qu'il peut être commandé par une tension, à la place de la résistance 102, ou bien que ces deux éléments peuvent être du type commandé par

tension Il est essentiel dans ce cas d'obtenir les change-

ments de caractéristiques décrits.

La figure 12 représente un agencement (réseau)

préféré de transducteurs pouvant être utilisé dans l'appa-

reil selon l'invention, cet agencement étant particulièrement

intéressant dans son utilisation avec la forme de réalis*a-

tion de la figure 2 Comme représenté à titre d'exemple sur la figure 12, un certain nombre d'éléments transducteurs sont placés suivant une ligne Les seize éléments centraux ou, le cas échéant, tous les éléments, sont utilisés pour effectuer une mesure Doppler continue, à savoir une moitié de ces éléments étant des éléments d'émission tandis que l'autre moitié sont des éléments de réception Il est prévu une commutation électronique ou, le cas échéant, une commutation par relais d'une manière connue en soi Dans le mode à impulsions de la mesure Doppler, les deux moitiés constituées chacune de huit éléments transducteurs, sont interconnectées afin que les seize éléments centraux fonctionnent en parallèle Pendant l'échographie, tous les éléments transducteurs sont mis en oeuvre par un type de commande connu en soi Il est évident que l'agencement peut comporter tout nombre de transducteurs autre que les trente-deux transducteurs montrés sur la figure 12 De plus, avec une mesure Doppler continue, la subdivision du nombre de transducteurs utilisés peut être différente du cas dans lequel une moitié des éléments sont utilisés pour

l'émission et l'autre moitié pour la réception.

Enfin, il convient de noter que le rapport des

intervalles de temps pour la mesure Doppler et pour l'écho-

graphie, respectivement, peut être différent de celui décrit en regard de la figure 9 Ainsi, suivant la précision souhaitée pour déterminer la vitesse, la mesure Doppler peut occuper une fraction du temps plus faible que celle

utilisée pour la formation d'image <l'intervalle d'inter-

ruption).

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Sur les figures 9 et 10, le signal estimé est indiqué en SDE et le signal Doppler mesuré est indiqué

en SDM.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1 Procédé de mesure par ultrasons de la vitesse d'écoulement du sang, sur la base du principe Doppler (mesure Doppler), cette mesure étant associée à la formation simultanée d'une image d'amplitude d'écho, par l'utilisa-

tion d'impulsions ultrasonores (échographie), pour l'inves-

tigation de structures biologiques vivantes, en particulier

des structures en mouvement, par exemple une fonction car-

diaque, la mesure Doppler et l'échographie étant effectuées séquentiellement à des intervalles pouvant être variables

et si courts que l'échographie est mise à jour à une fré-

quence assez élevée pour que la qualité de l'image soit acceptable, la mesure Doppler occupant une partie suffisante

du temps pour déterminer la vitesse avec la précision sou-

haitée, l'information d'image provenant de l'échographie et une indication de la région ou du point de mesure Doppler étant présentées en temps réel sur un écran ( 3) de tube à rayon cathodique ou autre, une unité ( 4) de commande

étant destinée à synchroniser la mesure Doppler et l'écho-

graphie, un ou plusieurs transducteurs ( 30, 40 ou 50) étant actionnés à tout instant donné pour effectuer soit une mesure Doppler, soit une échographie, le procédé étant caractérisé en ce que la mesure Doppler est interrompue au cours d'intervalles qui constituent une partie importante du temps, pour l'exécution d'un balayage complet ou partiel du faisceau ultrasonore sur le champ d'image, et en ce que le signal Doppler mesuré directement est utilisé pour former un signal estimé qui remplace ledit signal Doppler mesuré directement, constamment ou pendant certaines parties

du temps.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le signal estimé est formé durant chaque inter-

valle d'interruption, d'après la courbe du signal Doppler

pendant un certain temps associé à l'intervalle d'inter-

ruption concerné, ledit signal estimé remplaçant le signal

Doppler mesuré directement pendant l'intervalle d'inter-

ruption. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal estimé est formé par mémorisation continue du signal Doppler dans une mémoire ( 82) et en ce que la partie du signal Doppler mémorisée en dernier est extraite de la mémoire et utilisée comme signal estimé durant

chaque intervalle d'interruption.

4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la caractéristique de filtrage instantané d'un filtre commandé ( 72) est raglée sur la base de la caractéristique du signal Doppler, par exemple son spectre de puissance, et en ce que le filtre commandé reçoit un bruit à bande large afin que ledit filtre délivre

une estimation du signal Doppler.

Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce que, durant chaque inter-

valle d'interruption, un certain nombre d'impulsions de

formation d'image, sensiblement supérieur à 1, est transmis.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sélection entre le mode continu et le mode à impulsions de la mesure Doppler a lieu indépendamment de l'échographie et en ce que la fréquence d'impulsions, dans le cas d'une mesure Doppler à mode à impulsions, est

indépendante de la fréquence des impulsions pour l'écho-

graphie.

7 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 6, dans lequel un filtre passe-haut ( 81) est

utilisé pendant la mesure Doppler pour atténuer les compo-

santes indésirées du signal Doppler qui sont dues, par exemple, aux structures tissulaires biologiques ayant un coefficient de réflexion des ultrasons relativement fort et un mouvement lent, caractérisé en ce que ledit signal estimé est introduit dans le circuit du signal en aval

du filtre passe-haut.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, après la fin de chaque intervalle d'interruption, la caractéristique du filtre passe- haut est modifiée pendant un intervalle du même ordre de grandeur que le temps de transition du filtre passe-haut,d'une fréquence

de coipure élevée à une fréquence de coupure normale.

9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le changement de la caractéristique du filtre passe-haut est effectué dans un réseau ( 100) de préfiltrage comprenant un condensateur ( 101) monté en série et une résistance ( 102) montée en parallèle, le condensateur et/ou la résistance pouvant être comandés en tension et pouvant recevoir une tension de commande afin que ledit changement

de la caractéristique du filtre soit réalisé.

10 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une fonction de fenêtre est introduite en avant du filtre passe-haut, cette fonction de fenêtre réduisant

le temps de transition du filtre passe-haut.

11 Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un réglage ou un lissage du signal Doppler mesuré directement et/ou du signal estimé aux transitions entre le signal Doppler direct et le signal estimé, en particulier à la

fin du temps d'estimation.

12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lissage du signal ou des signaux est effectué par multiplication avec une fonction de fenêtre convenable,

par exemple une fonction cosinus.

13 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé

selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant

une unité de mesure Doppler ( 1) destinée à effectuer une mesure du type à impulsions et/ou du type continu, une unité ( 2) d'échographie associée à un écran ( 3) de tube à rayon cathodique ou autre pour présenter des images en temps réel, un ou plusieurs transducteurs ultrasonores ( 30, 40 ou 50) pour la mesure Doppler et l'échographie, respectivement, et une unité ( 4) de commande destinée à synchroniser la mesure Doppler et l'échographie, l'appareil étant caractérisé en ce que l'unité ( 4) de commande comporte des moyens destinés à interrompre la mesure Doppler pendant des intervalles qui constituent une partie importante du temps, pour l'exécution d'un balayage complet ou partiel du faisceau ultrasonore sur le champ image, et en ce qu'il comporte également un dispositif ( 5) qui produit une estimation du signal Doppler mesuré directement, cette

estimation remplaçant ledit signal Doppler mesuré directe-

ment, constamment ou pendant certaines parties du temps.

14 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif ( 5) destiné à produire l'estimation est conçu pour produire, à chaque intervalle d'interruption,

une estimation sur la base de la courbe du signal Doppler.

durant un certain temps, en association avec l'intervalle d'interruption concerné, cette estimation remplaçant le signal Doppler mesuré directement pendant l'intervalle d'interruption. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire ( 82) destinée à mémoriser en continu le signal Doppler et de laquelle la dernière partie mémorisée du signal Doppler est extraite pour former

le signal estimé durant chaque intervalle d'interruption.

16 Appareil selon l'une des revendication 13

et 14, caractérisé par un dispositif ( 71) destiné à déter-

miner une caractéristique du signal Doppler, et par un filtre commandé ( 72) dont la caractéristique instantanée de filtrage est réglée en fonction de la caractéristique du signal Doppler, par exemple le spectre de puissance de ce signal, une source ( 73) de bruit à bande large étant connectée au filtre ( 72) afin que la sortie ( 74) de ce

dernier délivre une estimation du signal Doppler.

17 Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 13 à 16, comprenant un filtre passe-haut ( 81) conçu pour atténuer les composantes indésirées du signal Doppler, caractérisé en ce que ladite estimation est introduite dans le circuit ( 61) du signal en aval du filtre

passe-haut ( 81).

18 Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la caractéristique du filtre passe-haut est

destinée à être modifiée pour passer d'une limite de fré-

quence augmentée à une fréquence normale de coupure durant un intervalle du même ordre de grandeur que le temps de

transition du filtre passe-haut.

19 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'un réseau ( 100) de préfiltrage est incorporé dans le filtre passe-haut et comprend un condensateur ( 101) monté en série et une résistance ( 102) montée en parallèle, le condensateur et/ou la résistance pouvant être commandés en tension et étant destinés à recevoir une tension ( 103) de

commande pour modifier la caractéristique du filtre.

Appareil selon la revendication 17, caractérisé par un dispositif ( 83) destiné à introduire une fonction de fenêtre en amont du filtre passehaut ( 81), cette fonction

de fenêtre réduisant le temps de transition du filtre passe-

haut.

21 Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 13 à 20, caractérisé par un dispositif ( 63) destiné à régler ou lisser le signal Doppler mesuré directement et/ou le signal estimé aux transitions entre la mesure Doppler et l'échographie, en particulier à la fin du temps

d'estimation (échographie).

22 Appareil selon la revendication 21, caractérisé

en ce que le dispositif de lissage ( 63) est destiné à mul-

tiplier le signal ou les signaux par une fonction de

fenêtre convenable, par exemple une fonction cosinus.

23 Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que l'agencement

(réseau) de transducteurs comprend un certain nombre d'éclé-

ments transducteurs disposés suivant une ligne, et une partie des éléments transducteurs travaille en émetteurs pour une mesure Doppler continue, tandis que la partie restante des éléments transducteurs travaille en récepteurs et en ce que tous les éléments transducteurs de l'agencement

sont conçus pour travailler durant l'échographie.