FR2523326A1 - Appareil de formation d'images par ultrasons - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE FORMATION D'IMAGES PAR ULTRASONS. CET APPAREIL COMPORTE UN RESEAU 10 D'ELEMENTS TRANSDUCTEURS 14 DESTINES A EMETTRE DES SIGNAUX ULTRASONORES DANS UN OBJET A ANALYSER ET A RECEVOIR LES SIGNAUX REFLECHIS DE L'INTERIEUR DE CET OBJET. LA FREQUENCE CENTRALE DES SIGNAUX RECUS DIFFERE DE LA FREQUENCE CENTRALE DES SIGNAUX EMIS PAR SUITE DE L'ATTENUATION DES SIGNAUX PAR L'OBJET. DES MOYENS 70, 62 SELECTIONNENT LE NOMBRE DE TRANSDUCTEURS 14 DU RESEAU 10 UTILISES POUR L'EMISSION ET LE NOMBRE DE TRANSDUCTEURS 14 UTILISES POUR LA RECEPTION D'APRES LA SECONDE FREQUENCE CENTRALE. DOMAINE D'APPLICATION: EXPLORATION DE TISSUS CORPORELS PAR ULTRASONS.
Description
L'invention concerne des perfectionnements
apportés aux appareils de formation d'images par ultra-
sons pour produire une image de meilleure qualité.
L'invention concerne plus particulièrement l'améliora-
tion des modes de travail de transducteurs à ultrasons
utilisés dans un tel appareil de formation d'images.
L'utilisation d'ondes ultrasonores dans un appareil pour l'analyse d'objets solides est à présent bien connue et constitue une technique relativement bien développée Dans un tel appareil, un réseau d'éléments transducteurs à ultrasons est utilisé pour introduire des ondes ultrasonores dans l'objet, et des échos de ces ondes sont utilisés pour définir la géométrie et des
caractéristiques associées de l'intérieur de l'objet.
Cet appareil de formation d'images par ultrasons s'est
avéré particulièrement utile dans des applications médi-
cales, comme outil de diagnostic non invasif L'ouvrage de Havlice et Taenzer, "Medical Ultrasonic Imaging", Proceedings of the IEEE, volume 67, N O 4, avril 1979,
pages 620 à 641, constitue un exemple d'une description
de l'état de la technique dans de telles applications médicales.
Comme souligné dans l'ouvrage précité, l'appa-
reil médical de formation d'images par ultrasons à analyse électronique, actuellement disponible, peut être de deux types principaux: à réseau étagé linéaire et à réseau de phases (linéaire) Dans l'appareil à réseau étagé linéaire, chaque groupe d'éléments transducteurs à ultrasons du réseau possède une direction fixe de faisceau, directement vers l'avant de l'élément du groupe Des groupes successifs d'éléments transducteurs
sont actionnés pour définir un champ de visée rectiligne.
Dans le réseau à phases (linéaire), tous les éléments transducteurs à ultrasons du réseau sont actionnés simultanément, mais des lignes à longueurs de retard
différentes sont utilisées pour diriger les ondes ultra-
sonores dans un secteur d'analyse-et parfois pour
focaliser les ondes ultrasonores à une profondeur particu-
lière dans le secteur du champ de visée.
En outre, il est connu, dans le domaine des
appareils de formation d'images par ultrasons, d'accroi-
tre le nombre d'ouverture en même temps que la distance focale à une fréquence fixe de fonctionnement, afin d'accroître la résolution de l'image, comme décrit, par exemple, dans-les brevets des Etats-Unis d'Amérique n O 4 180 790 et N O 4 180 791 Cependant, il subsiste la nécessité d'accroître la résolution de l'image dans un tel appareil de formation d'images par ultrasons, afin de permettre un remplacement plus complet de méthodes de diagnostic invasives telles que les angiogrammes par la formation d'images par ultrasons, qui est une méthode non invasive, et pour obtenir, à l'aide des techniques utilisant les ultrasons, davantage d'informations de diagnostic. Il est bien connu qu'une atténuation des signaux ultrasonores de fréquence relativement élevée in se produit du fait de la pénétration plus profonde de ces signaux dans les tissus Ceci provoque une nette diminution de la fréquence par rapport à la fréquence moyenrne de transmission et a donc pour résultat une
dégradation de l'image.
Un procédé qui a été utilisé pour minimiser la dégradai,on de 1 e 1 résolution lorsque la profondeur du feyer a g 1 rierte Gix S les appareils antérieurs consiste à ut:liser un filtre eiectrique passe- hautpour éliminer 1 ' inforratio de fréquence trop basse des signaux d'échos provenant de l'intérieur de l'objet en cours d'analyse et donc pour obliger la fréquence centrale du signal émis à revenir vers la fréquence de transmission
ou fréquence nominale Ceci constitue une mauvaise solu-
tion en ce qui concerne la profondeur de l'image, car la plus grande partie de l'énergie des signaux réside aux fréquences relativement basses et un filtre passe-haut réduit donc considérablement le signal net Il en résulte
une dégradation importante du rapport signal-bruit.
L'invention a donc pour objet un appareil de
formation d'images par ultrasons dans lequel les paramè-
tres de fonctionnement sont modifiés pour des fréquences inférieures résultant de l'atténuation, par un objet en cours d'analyse, des signaux ultrasonores tels que
détectés par l'appareil.
L'invention a également pour objet un appareil de formation d'images par ultrasons dans lequel un certain nombre d'éléments transducteurs, utilisés pour définir une ouverture d'émission et de réception, est modifié suivant la fréquence centrale des signaux ultrasonores détectés.
L'invention concerne donc un appareil perfec-
tionné de formation d'images par ultrasons L'appareil
selon l'invention comprend un réseau d'éléments transduc-
teurs destinés à émettre des signaux ultrasonores, ayant
une première fréquence centrale prédéterminée, vers l'in-
térieur d'un objet à examiner au moyen des signaux trans-
mis, réfléchis par l'objet A l'intérieur de l'objet, les signaux ultrasonores sont réduits à une seconde fréquence centrale, qui est inférieure à la première fréquence centrale, par suite d'une atténuation par l'objet, ces signaux étant détectés par l'appareil après réflexion aux interfaces ou discontinuités présentes à l'intérieur de l'objet, à une profondeur donnée Il existe une seconde fréquence centrale différente pour les échos provenant de chaque profondeur de l'objet Un dispositif est
connecté pour sélectionner un certain nombre de transduc-
teurs du réseau afin qu'ils transmettent et/ou reçoivent les signaux ultrasonores basés sur la seconde fréquence centrale Le nombre de ces transducteurs d'émission et/ou
de réception des signaux ultrasonores est augmenté lors-
que la seconde fréquence centrale diminue, ce qui signifie que le nombre de transducteurs ainsi choisis augmente lorsqu'un appareil, émettant à une première fréquence centrale prédéterminée et fixe, est focalisé sur un point plus éloigné de lui et situé plus profondément dans
l'objet en cours d'analyse Le nombre de ces transduc-
teurs, choisis sur la base de la seconde fréquence centrale des signaux ultrasonores tels que détectés par l'appareil, diffère du nombre de transducteurs qui serait choisi sur la base de la profondeur du foyer considérée seule, conformément à l'art antérieur La seconde fréquence centrale peut elle-même être détectée par l'appareil et le nombre de transducteurs d'émission peut être choisi, ou bien une seconde fréquence centrale supposée en fonction de la profondeur du foyer, peut être utilisée pour sélectionner le nombre de transducteurs d'émission Le nombre de transducteurs de réception peut être choisi de la même manière Dans une forme préférée de réalisation, les nombres de transducteurs d'émission et de réception sont choisis de cette manière, mais il n'est pas nécessaire que les deux nombres résultants soient égaux Il convient de noter que la fréquence
centrale finale utilisée dépend à la fois de l'atténua-
tion par le tissu, qui dépend de la fréquence, et de tout filtrage électrique utilisé dans le circuit d'émission et
de réception.
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 une élévation d'un réseau
étagé linéaire classique pouvant être utilisé avec l'in-
vention; la figure 2 est un graphique donnant l'amplification en fonction du spectre de fréquenceset utile à la compréhension de l'invention; la figure 3 est un schéma simplifié de l'appareil de formation d'images selon l'invention, comprenant le réseau montré sur la figure 1; , la figure 4 est un schéma simplifié d'une autre forme de réalisation de l'appareil de formation d'images selon l'invention; et la figure 5 est une coupe transversale
schématique d'une autre forme de réalisation de l'appa-
reil de formation d'images selon l'invention.
Les dessins, et plus particulièrement la figure 1, représentent un réseau étagé linéaire 10 qui peut être utilisé avec l'appareil selon l'invention Le réseau 10 est disposé de manière à former une image d'une partie 12 du corps d'une personne La partie 12 est de forme rectiligne, car des groupes successifs
d'éléments transducteurs 14 dans le réseau 10, ces grou-
pes étant représentés respectivement en partie par des accolades 16, 18 et 20, sont actionnés et étagés de la gauche vers la droite dans le réseau 10, comme montré,
pour définir un champ de visée rectiligne 13 du réseau 10.
Il convient de noter que chacun des groupes 16, 18 et 20 d'éléments transducteurs 14 indiqués sur la figure 1 est représenté comme comportant trois éléments transducteurs 14 Comme décrit plus en détail ci-après, le nombre d'éléments 14 de chacun des groupes 16, 18 et 20 peut être modifié suivant la fréquence centrale ou
nominale des signaux ultrasonores détectés par les élé-
ments transducteurs 14, par suite de l'atténuation par
le corps en cours d'examen Dans tous les cas, la fré-
quence centrale des signaux ultrasonores détectés est inférieure à la fréquence des signaux ultrasonores
transmis par les éléments 14, en raison de l'atténuation.
La différence entre la fréquence centrale des signaux ultrasonores tels que détectés et la fréquence centrale des signaux ultrasonores éL Is dépend de leur profondeur de pénétration dans le corps 12 avant réflexion Ainsi, lorsque les signaux ultrasonores émis sont focalisés plus profondément dans le corps 12, une diminution
sensible de la fréquence centrale des signaux ultraso-
nores détectés apparait.
La figure 2 montre une représentation idéalisée de spectres typiques 21 et 23 d'ultrasons émis et reçus
pouvant être obtenus avec le réseau 10 de transducteurs.
Etant donné qu'une atténuation proportionnellement plus grande du spectre émis 21 (O cm dans le corps 12) se
produit à des fréquences plus élevées, sa fréquence cen-
trale fcl est supérieure à la fréquence centrale fc 2 du spectre 23, qui est réfléchi d'une profondeur de 4 cm
dans le corps 12.
Il existe certaines relations mathématiques qui définissent la nature de l'atténuation et qui sont
utiles pour mieux comprendre la présente invention.
Les transducteurs 14 de la figure 1 produisent des signaux ultrasonores que l'on supposera, pour plus de simplicité,avoir une réponse en fréquence gaussienne à leur réception par les transducteurs, après
réflexion, cette réponse pouvant être définie par l'équa-
tion suivante: -a(f-fo)2 o V(f) = A e Equation ( 1) o O A = constant V(f) = réponse de tension aller-retour f = fréquence centrale du signal reçu fo = (ln 4)/(Af)2 &f = -3 d B de bande passante totale Aucurn-? atténuation dans les tissus n'est supposée dans
l'équation '1).
A 2 c-f; ation 1 peut être exprimée en utilisant une bande passanf fractionnelle B qui est égale à Af _ * comme su tç -(ln 4)(_ 0) 0 V(f) A | n Equation ( 2) L (B f 0)2
Une atténuation des signaux produits par trans-
mission à travers le tissu corporel 12 peut être estimée
de façon approximative sous la forme d'une perte propor-
tionnelle à la fréquence, de la manière suivante: Perte (d B) = -f (M Hz) 2 profondeur (cm) o K varie de 0,6 d B/cm/M Hz à 1,2 d B/cm/M Hz
dans un tissu mou typique.
La perte d'amplitude peut être exprimée exponentielle-
ment comme montré dans l'équation suivante: -0,23 x K(d B/cm/M Hz) x f(M Hz) x profondeur (cm) A(f,d) = e Equation ( 3) L'un des avantages de la présente invention est qu'aucun filtrage électrique des signaux émis ou reçus
n'est nécessaire Si l'on suppose l'absence d'un tel fil-
trage, les équations 2 et 3 peuvent être combinées pour donner le signal aller-retour en fonction de la fréquence
et de la profondeur dans le tissu Pour trouver la fré-
quence centrale détectée à chaque profondeur de foyer, l'expression résultante doit être différenciée, par
exemple:
d {V(f,d)} = o Ceci donne: f tr J f O 0,083 x K(d B/cm/M Hz);x profondeur (cm) x B 2 x f 02 Equation ( 4)
Dans l'équation ( 4), fcentre n'est jamais inférieur à 0.
La figure 3 est un schéma simplifié du circuit électronique d'une forme de réalisation pour la mise en oeuvre du réseau étagé linéaire de la figure 1, avec un
accroissement du nombre d'éléments 14 de chacun des grou-
pes 16, 18 et 20, sur la base d'une diminution de la fré-
quence centrale des signaux ultrasonores émis, comme détecté par l'appareil, après réflexion par une partie 12 (figure 1) du corps d'une personne ou tout autre objet en cours d'analyse Chacun des éléments 14 du réseau 10 est
connecté par un conducteur d'un c Able 24 à l'un des comnau-
tateurs 26 d'émission/réception permettant de commander
les éléments 14 en mode d'émission ou en mode de récep-
tion Les commutateurs d'émission et de réception sont
connectés à une matrice 28 de commutation par croise-
ments, au moyen d'un càble 30 dont le nombre de conducteurs est aussi égal au nombre (N X) d'éléments 14
du réseau 10 La matrice 28 de commutation par croise-
ments est connectée à des préamplificateurs 32 par un cable 34 Le nombre (N r) de préamplificateursde réception, indiqués en 32, correspond au nombre maximal d'éléments
14 contenus dans les groupes 16, 18 et 20 du réseau 10.
Etant donné que ce nombre Nr d'éléments augmente lorsque la fréquence centrale des signaux ultrasonores diminue
par suite d'une atténuation dans l'objet en cours d'ana-
lyse, telle que détectée par l'appareil, Nr est déterminé par l'amplitude maximale de l'atténuation prévue du signal lors de l'utilisation de l'appareil Les préamplificateurs 32 sont connectés par un càble 36 à des lignes de retard De même, le nombre de lignes du càble 36 et le nombre
de lignes de retard, indiquées en 35, sont égaux à Nr.
Les lignes de retard 35 peuvent se présenter sous la forme de lignes de retard numériques classiques Les lignes de retard 35 sont connectées à des circuits 38 de
sommation par un cable 40 qui contient également Nr lignes.
Les circuits 38 de sommation sont connectés à des circuits 42 de traitement de signaux par une ligne 44 Les circuits 42 de traitement de signaux sont eux-mêmes connectés par
une ligne 48 à des circuits convertisseurs d'analyse 46.
Les circuits convertisseurs d'analyse 46 sont connectés
à un visuel 50 par une ligne 52 Le visuel 50 est habi-
tuellement un récepteur de contrôle.
Des émetteurs 60 sont connectés à une matrice
62 de commutation par croisements à l'aide d'un càble 64.
Le nombre (Nt) d'émetteurs indiqués en 60 est déterminé par le nombre d'éléments 14 contenus dans les groupes 16, 18 et 20 du réseau 10 utilisé pour émettre des signaux
vers l'objet en cours d'analyse Bien que Nt soit aug-
menté de la même façon que Nr sur la base de l'atténua-
tion des signaux, Nt et Nr peuvent être des nombres égaux
ou différents La matrice 62 de commutation par croise-
ments est utilisée pour sélectionner les éléments 14
devant transmettre les signaux générés par l'émetteur 60.
La matrice 62 est connectée à des commutateurs 26 d'émis-
sion et de réception par un cable 66 ayant un nombre de
lignes égal au nombre (N x) d'éléments 14 du réseau 10.
Pour commander le fonctionnement de certains des blocs fonctionnels de l'appareil, un contrôleur central 70 est connecté respectivement par des lignes de commande 72, 74, 76, 78 et 80 à la matrice 28 de commutation par croisements, aux lignes de retard 35, au convertisseur d'analyse 46, aux émetteurs 60 et à la matrice 62 de commutation par croisements Le contrôleur 70 peut soit se présenter sous la forme d'un circuit câblé pour des questions de vitesse, soit sous la forme d'un circuit intégré de microprocesseur, disponible dans le commerce, par exemple le microprocesseur du type "Intel 8086 " ou du type "Motorola 68000 " Les lignes 72 et 80 de commande transmettent des ordres de sélection d'éléments aux matrices 28 et 62 de commutation par croisements Les lignes 74 et 78 de signaux transmettent des signaux de
commande de retard aux lignes de retard 35 et aux émet-
teurs 60 pour établir la focalisation des signaux ultra-
sonores dans l'appareil La ligne 76 de commande trans-
met des signaux appropriés pour convertir les signaux
d'information en signaux d'affichage.
En ce qui concerne les points autres que la sélection du nombre Nt de transducteurs 14 d'émission et du nombre Nr de transducteurs 14 de réception dans les
groupes 16, 1 ? et 20 du réseau 10 sur la base de l'atté-
nuation du signal, l'appareil de la figure 2 fonctionne de manière classique L'atténuation du signal peut être mesurée réellement, auquel cas les nombres Nt et Nr sont déterminés de façon dynamique sur cette base, ou bien
elle peut être établie dans l'appareil, d'après la con-
ception de ce dernier, auquel cas les nombres Nt et Nr sont modifiés sur la base de l'atténuation supposée en
fonction de la profondeur du foyer.
La figure 4 est une vue schématique, bien que sensiblement plus détaillée, d'une autre forme de réalisation de l'appareil de formation d'images par ultrasons selon l'invention Un réseau 100 comprend des éléments transducteurs 104 disposés en groupes 106, 108
et 110 se recouvrant, comme montré sur les figures 1 et 2.
Chacun des éléments 104 du réseau 100 est connecté par une ligne 114-1 à 114-X à l'un des commutateurs 11 6-1 à
116-X d'émission et de réception Chacun de ces commuta-
teurs 116-1 à 116-X est connecté par une ligne 118-1 à
118-X à des circuits générateurs d'impulsions à transmet-
tre 120-1 à 120-X Les commutateurs 116-1 à 116-X d'émission et de réception sont également connectés par des lignes 122-1 à 122-X à des préamplificateurs 124-1 à 124-X Ces derniers sont eux-m Cmes connectés par des lignes 126-1 à 126-X à des lignes de retard numériques 128-1 à 128-X Ces lignes 128-1 à 128-X sont connectées
par des lignes 130-1 à 130-X à des circuits 132 de somma-
tion Ces derniers sont connectés par des lignes 134 à des circuits 136 de traitement de signaux qui, eux-mêmes,
sont connectés par une ligne 138 à des circuits conver-
tisseurs d'analyse 140, eux-mêmes connectés par une ligne
142 à un visuel vidéo 144.
Un contrôleur central 150 est connecté par des lignes 152-1 à 152-X à chacun des circuits générateurs d'impulsions de transmission 120-1 à 120X Le contrôleur central 150 est connecté à chacune des lignes de retard numériques 128-1 à 128-X par des lignes de commande 154-1 à 154-X Les lignes 152-1 à 152-X des signaux de commande
transmettent des signaux de commande de retard de trans-
mission aux circuits générateurs d'impulsions à trans-
mettre 120-1 à 120-X Les lignes 154-1 à 154-X de com-
mande transmettent des signaux de commande de retard de
réception aux lignes de retard 128-1 à 128-X Le contrô-
leur central 150 est également connecté par une ligne 156
de commande au convertisseur 140 d'analyse Si le contrô-
leur 150 est constitué d'un microprocesseur, un programme convenable de commande pour l'exécution des fonctions de commande décrites dans le présent mémoire est prévu dans
une mémoire morte.
L'appareil montré sur la figure 4 diffère de l'appareil de la figure 3 par le fait que les circuits -1 à 120-X générateurs d'impulsions à transmettre, les préamplificateurs 124-1 à 124-X et les lignes de
retard 128-1 à 128-X se présentent sous la forme de mon-
tages totalement parallèles Cette forme de réalisation permet à l'appareil de la figure 4 de fonctionner soit
conformément au principe de l'invention, soit conformé-
ment au principe décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 356 467 déposée le 9 mars 1982 par David A Wilson, James L Buxton et Philip S Green sous le titre "Frequency Controlled Hybrid Ultrasonic Imaging Arrays" Conformément à la présente invention, à tout instant donné, certains des transducteurs 104 sont actionnés comme émetteurs, et certains d'entre eux
sont actionnés comme récepteurs, le nombre de transduc-
teurs 104 de chacun des groupes 106, 108 et 110 étant
choisi sur la base de l'atténuation du signal détecté.
Les formes de réalisation des figures 3 et 4 peuvent être mises en oeuvre avec un foyer d'émission fixe, un foyer de réception à balayage et une focalisation
dynamique, ou bien avec une focalisation de zone d'émis-
sion et de réception et une focalisation dynamique double.
Dans le fonctionnement d'un appareil tel que ceux
montrés sur les figures 3 et 4, si l'on suppose une fré-
quence d'émission de 10 M Hz, le signal ultrasonore est atténué à peu près comme montré ci-dessous dans le tableau
I, sur la base des relations mathématiques indiquées pré-
cédemment.
TABLEAU I
fcete fcnr Largeur de bande Facteur d'atténuation centre centre a 2 cm a 4 cm (M) (d B/cm/M Hz) (M Hz) (M Hz)
40 0,8 7,9 5,8
1,0 7,3 4,7
1,2 6,8 3,6
0,8 6,7 3,4
1,0 5,9 1,7
50 1,2 5,0 0,04
On considère le cas d'une bande passante de % (typique d'un bon transducteur de formation d'images) avec une atténuation par les tissus de 1,0 d B/cm/M Hz Dans ce cas, on doit optimiser le fonctionnement du réseau avec une fréquence centrale de 7,3 M Hz à 2 cm de profondeur, et avec une fréquence centrale de 4,7 M Hz à une profondeur
de 4 cm.
Lorsque la fréquence chute, la largeur du fais-
ceau de chaque élément augmente approximativement comme
1/fréquence et donc le nombre d'éléments pouvant être uti-
lisés efficacement augmente également sensiblement du même facteur Le nombre d'éléments pouvant être utilisés
est donné ci-dessous dans le tableau II.
TABLEAU I I
(Nombre d'éléments utilisés) Profondeur Conception ancienne* Nouvelle conception 2 cm 9 12 4 cm 15 32 * Augmentation des éléments proportionnelle à la profondeur
du foyer.
Dans un appareil complet ainsi conçu, ce type d'analyse est effectué à chaque profondeur dans le cas d'un système à focalisation continue, ou bien dans chaque zone locale dans le cas d'un système à focalisation par zones. La figure 5 représente une partie d'une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle un réseau annulaire 200 est utilisé pour émettre et recevoir les signaux ultrasonores permettant de définir une image
d'un objet examiné à l'aide de l'appareil Le réseau annu-
laire 200 comprend des éléments 202-1 à 202-X connectés respectivement à des lignes 214-1 à 214-X Un dispositif mécanique 204 de balayage est relié au réseau annulaire , comme indiqué en 206, de manière que le réseau 200
effectue une analyse classique pour définir une image.
La partie restante de l'appareil comprenant le réseau
annulaire 200 se présente comme montré sur la figure 4.
En cours de fonctionnement, le nombre d'éléments 202-1 à 202-X du réseau 200, choisi pour émettre et/ou recevoir les signaux ultrasonores utilisés pour définir l'image de l'objet en cours d'examen, est modifie suivant l'atténuation de la fréquence du signal ultrasonore émis à l'intérieur de l'objet, cette atténuation étant soit
mesurée, soit supposée, de par la conception de l'appareil.
De même que dans le cas d'un réseau linéaire, le nombre
d'éléments 202-1 à 202-X utilisés augmente avec la profon-
deur d'examen à l'intérieur de l'objet.
Le listage suivant est un programme de calcul
de la fréquence centrale d'un spectre ultrasonore, à une.
profondeur donnée dans un tissu, et il peut être utilisé pour choisir un nombre d'éléments transducteurs d'ém;ission et/ou de détection conformément à l'invention Le programme se déroule sur un mini-ordinateur du type "Digital Equipment
PDP 11/40 ".
PEAK o T ISSUE ATTEN EFFEET ON CENTER FREO
O INPUT ATTEN (DB/CM/MHZ)",A
O ? "Dg', #'FR'#, RMÀX"I
O 0 FOR D=O TO 4 STEP 5
03 RM=O
(> 5 FOR FR= 25 TO 15 STEP 25
Al= O 049 Z,*CFR-9 75) * FR-9 75)
A 2 = 23 *A*FIS*D
R=EXP(-Al-A 2)
IF R'>RM THEN RM=R:FM=FR
NEXT FR
? et Ii la D,FM,RM
NEXT D
Le listage ci-dessous est un programmie destiné à une calculatrice de bureau "llewlett-Paokard HP-85 qui
calcule et trace des spectres d'ultrasons à diverses pro-
fondeurs dans le tissu, et il aide également à choisir un nombre de transducteurs d'émission et/ou de détection
conformément à l'invention.
GOSUS 4 C 000 l Fp'LO ET GOSUB 3000 CiLCULALTE:PL O T 1 4 C GOISUB 5000 I l COP Yi
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suite de l'atténuation du signal Dans les formes de réa-
lisation de réseau antérieures destinées à de tels appa-
reils, le nombre d'éléments définissant l'ouverture n'est
augmenté que proportionnellement à la profondeur du foyer.
La résolution est supposée être maintenue constante à chaque profondeur, car la fréquence centrale est supposée être indépendante de la profondeur Cependant, étant donné que la fréquence centrale est en fait réduite dans l'image,
la résolution de l'image se dégrade en fait avec la pro-
fondeur de l'image dans les appareils antérieurs.
Par contre, l'accroissement de l'ouverture par augmentation du nombre d'éléments transducteurs utilisés dans chacun des groupes à utiliser par gradins,d'une façon inversement proportionnelle à la dégradation du signal, permet de conserver une haute résolution de l'image à une grande profondeur de champ Le filtrage du signal n'est pas nécessaire et il n'est pas nécessaire de dégrader le
rapport signal/bruit Ce même principe s'applique égale-
ment à des ensembles linéaires de fréquence inférieure tels que ceux conçus pour une fréquence d'émission de 3,5 M Hz pour l'analyser abdominale Le principe peut également être
appliqué à un réseau de conception annulaire par l'utilisa-
tion d'un groupe plus grand d'éléments transducteurs annu-
laires, à grande profondeur dans l'image, le groupe d'élé-
ments annulaires étant choisi d'après la réduction de la
fréquence centrale par suite de l'atténuation du signal.
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 (14)
1 Appareil de formation d'images par ultrasons, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau ( 10 ou 100) d'éléments transducteurs ( 14 ou 104) destinés à émettre des signaux ultrasonores ayant une première fréquence centrale prédéterminée dans un objet ( 12) à examiner au moyen des signaux émis qui sont réfléchis de l'intérieur
de l'objet et détectés par l'appareil, les signaux réflé-
chis et détectés par l'appareil ayant une seconde fréquence centrale inférieure à la première fréquence centrale en raison de l'atténuation des signaux par l'objet, et des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X) étant connectés pour sélectionner un nombre de transducteurs dans le réseau afin que ces transducteurs émettent les signaux
ultrasonores sur la base de la seconde fréquence centrale.
2 Appareil de formation d'images selon la
revendication 1, caractérisé en ce que le réseau d'élé-
ments transducteurs reçoit également les signaux émis et
réfléchis par l'objet.
3 Appareil de formation d'images selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X) connectés pour sélectionner un nombre de transducteurs, dans le réseau d'éléments transducteurs, destinés à détecter les signaux réfléchis, ce nombre étant basé sur la seconde fréquence centrale. 4 Appareil de formation d'images selon la revendication 3, caractérisé en ce-qu'il comporte également des moyens pour déterminer la seconde fréquence centrale, ces moyens étant connectés de manière à commander les moyens de sélection des transducteurs d'émission et les
moyens de sélection des transducteurs de réception.
Appareil de formation d'images selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer la seconde fréquence centrale, ces moyens de détermination étant connectés de manière à commander les moyens de sélection des transducteurs d'émission. 6 Appareil de formation d'images par ultrasons, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau ( 10 ou 100) d'éléments transducteurs ( 14 ou 104) destinés à émettre des signaux ultrasonores ayant une première fréquence centrale prédéterminée vers l'intérieur de l'objet ( 12) à
examiner à l'aide des signaux émis et réfléchis de l'inté-
rieur de cet objet et détectés par le réseau d'éléments transducteurs, les signaux réfléchis ayant une seconde fréquence centrale inférieure à la première fréquence
centrale par suite de l'atténuatton des signaux par l'ob-
jet, et des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X) connec-
tés pour sélectionner, dans le réseau d'éléments trans-
ducteurs, un nombre de transducteurs destinés à détecter les signaux réfléchis, ce nombre étant basé sur la seconde
fréquence centrale.
7 Appareil de formation d'images selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer la seconde fréquence centrale, ces moyens de détermination étant connectés de manière à commander les moyens de sélection des transducteurs de réception. 8 Appareil de formation d'images selon l'une
des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que la seconde
fréquence centrale est calculée sur la base d'une profon-
deur à l'intérieur de l'objet en cours d'analyse.
9 Appareil de formation d'images par ultrasons, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau ( 10 ou 100) d'éléments transducteurs ( 14 ou 104) destinés à émettre
des signaux ultrasonores ayant un premier spectre de fré-
quences prédéterminé vers l'intérieur d'un objet ( 12) à
examiner au moyen des signaux émis et réfléchis de l'inté-
rieur de l'objet, et détectés par l'appareil, les signaux réfléchis et détectés par l'appareil ayant un second spectre de fréquencesdifférent du premier spectre de fréquences en raison de l'atténuation des signaux par l'objet, et des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X) 19, connectés pour sélectionner un nombre de transducteurs, dans le réseau d'éléments transducteurs, destinés à émettre les signaux ultrasonores, ce nombre étant basé
sur le second spectre de fréquences.
10 Appareil de formation d'images selon l'une
des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le réseau
d'éléments transducteurs est un réseau étagé linéaire ( 10
ou 100).
11 Appareil de formation d'images selon la
revendication 10 prise avec la revendication 9, caracté-
risé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 70, 62 ou , 152-1 à 152-X) connectés pour sélectionner, dans le
réseau d'éléments transducteurs, un nombre de transduc-
teurs destinés à détecter les signaux réfléchis, ce nombre
étant basé sur le second spectre de fréquences.
12 Appareil de formation d'images selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer au moins un paramètre du second spectre de fréquences, ces moyens de détermination étant connectés de manière à commander les moyens de sélection de transducteurs d'émission et les moyens de sélection de
transducteurs de réception.
13 Appareil de formation d'images selon la
revendication 10 prise avec la revendication 9, caracté-
risé en ce qu'il comporte en cutre des moyens pour déter-
miner au moins un paramètre du second spectre de fréquen-
ces, ces moyens de détermination étant connectés de
manière à commander les moyens de sélection des transduc-
teurs d'émission.
14 Appareil de formation d'images selon l'une
des revendications 1 et 9, caractérisé en ce que le réseau
d'éléments transducteurs est un réseau annulaire ( 200).
Appareil de formation d'images par ultrasons, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau ( 10 ou 100) d'éléments transducteurs ( 14 ou 104) destinés à émettre
les signaux ultrasonores ayant un premier spectre prédé-
terminé de fréquences vers l'intérieur-d'un objet ( 12) à
examiner au moyen des signaux émis, réfléchis de l'inté-
rieur de cet objet et détectés par le réseau d'éléments transducteurs, les signaux réfléchis ayant un second spectre de fréquences différent du premier spectre de fréquences en raison de l'atténuation des signaux par l'objet, et des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X)
destinés à sélectionner, dans le réseau d'éléments trans-
ducteurs, un nombre de transducteurs destinés à détecter les signaux réfléchis, ce nombre étant basé sur le second
spectre de fréquences.
16 Appareil de formation d'images selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer au moins un paramètre
du second spectre de fréquences, ces moyens de détermina-
tion étant connectés de manière à commander les moyens de
sélection des transducteurs de réception.
17 Appareil de fo Lmation d'images selon l'une
des revendications 9 et 15, caractérisé en ce qu'au moins
un paramètre de la seconde fréquence centrale est calculé sur la base d'une profondeur à l'intérieur de l'objet en
cours d'examen.
18 Appareil de formation d'images selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens ( 70, 62 ou 150, 152-1 à 152-X) connectés
pour sélectionner, dans ledit réseau d'éléments transduc-
teurs, un nombre de transducteurs destinés à détecter les signaux réfléchis, ce nombre étant basé sur le second
spectre de fréquences.
19 Appareil de formation d'images selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer au moins un paramètre
du second spectre de fréquences, ces moyens étant connec-
tés de manière à commander les moyens de sélection des transducteurs d'émission et les moyens de sélection des
transducteurs de réception.
Appareil de formation d'images selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer au moins un paramètre du second spectre de fréquences, ces moyens étant connectés de manière à commander les moyens de sélection des transducteurs d'émission. 21 Appareil de formation d'images selon la
revendication 14, caractérisé en ce qu'au moins un para-
mètre de la seconde fréquence centrale est calculé sur la base d'une profondeur à l'intérieur de l'objet en cours d'examen.
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