FR2579886A1

FR2579886A1 - Ultrasound echography apparatus allowing the display of the blood flow in a vessel

Info

Publication number: FR2579886A1
Application number: FR8505221A
Authority: FR
Original assignee: EDAP SA
Current assignee: EDAP SA
Priority date: 1985-04-05
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1986-10-10
Also published as: FR2579886B1

Abstract

APPAREIL D'ECHOGRAPHIE PAR ULTRASONS COMPORTANT UN OU DEUX GENERATEURS D'IMPULSIONS ELECTRIQUES, UN TRANSDUCTEUR ULTRASONORE D'EMISSION ET DE RECEPTION COUPLE AUDIT GENERATEUR, DES MOYENS, ASSOCIES AUDIT TRANSDUCTEUR, DE PROVOQUER LE BALAYAGE D'UNE REGION ANATOMIQUE, COMPORTANT EN PARTICULIER UN VAISSEAU SANGUIN, PAR LE FAISCEAU ULTRASONS EMIS PAR LE TRANSDUCTEUR, DES MOYENS D'AMPLIFICATION DES ECHOS ET DES MOYENS DE VISUALISATION DES ECHOS SUR L'ECRAN D'UN TUBE CATHODIQUE, LESDITS MOYENS D'AMPLIFICATION COMPRENANT UNE CHAINE PRINCIPALE APTE A TRANSMETTRE UNE BANDE DE FREQUENCES DE LARGEUR SUFFISANTE POUR AUTORISER LA FORMATION D'UNE IMAGE DES PAROIS DU VAISSEAU, CARACTERISE PAR UNE CHAINE SUPPLEMENTAIRE D'AMPLIFICATION 1023 EN PARALLELE SUR LA CHAINE PRINCIPALE ET AYANT UNE LARGEUR DE BANDE SENSIBLEMENT PLUS FAIBLE, ET PAR DES MOYENS 1014 DE METTRE LA CHAINE SUPPLEMENTAIRE EN SERVICE PENDANT LA SEULE DUREE DES INTERVALLES DE TEMPS DE RECEPTION DES "TROUS" DU SIGNAL D'ECHO QUI CORRESPONDENT A LA TRAVERSEE DU VOLUME INTERNE DU VAISSEAU PAR LE FAISCEAU.

Description

APPAREIL D'ECHOGRAPHIE PAR ULTRASONS PERMETTANT LA VISUALI
SATION DU FLUX SANGUIN DANS UN VAISSEAU.

Les appareils d'échographie par ultrasons ne permettent la visualisation du flux sanguin que dans certains vaisseaux, par exemple la veine cave et ce, seulement dans des circonstances exceptionnelles, lorsque le flux sanguin est très lent. Normalement, seules les parois du vaisseau et les structures qui l'entourent sont visualisées sur l'écran de l'appareil.

L'invention a pour objet un appareil d'échographie par ultrasons apte à visualiser aussi bien le flux sanguin que les parois du vaisseau.

Suivant l'invention, ce résultat est obtenu en faisant comporter au récepteur de l'appareil une première chaine d'amplification de type classique apte à transmettre une bande de fréquences de largeur suffisante pour autoriser la formation d'imagesdes structures et une seconde chaine d'amplification, en parallèle sur la première et ayant une bande de fréquences de largeur sensiblement plus faible et un gain sensiblement plus élevé que la première, des moyens de mettre la seconde chaine en service pendant la seule durée des intervalles de temps de réception des "trous" du signal d'écho qui correspondent à la traversée du volume interne du vaisseau par le faisceau ultrasonore d'échographie et des moyens de visualiser simultanément les signaux de sortie des deux chaînes d'amplification.

Dans un mode d'exécution préféré, les moyens de mise en service intermittente de la seconde chaîne comportent un détecteur à seuil reliant la sortie de la première chaîne à une entrée de commande de déblocage de la seconde.

Dans un premier mode d'exécution, les moyens de visualisation simultanée des signaux de sortie des deux chaines comprennent un organe mélangeur, un convertisseur analogique-numérique relié audit organe mélangeur, une mémoire tampon à lecture et écriture alternées adressée en fonction de la position du point exploré à chaque instant par ledit faisceau d'ultrasons, ladite mémoire étant commandée pour que l'écriture s'effectue à la cadence de balayage du faisceau et que la lecture s'effectue à la cadence d'un balayagede télévision d'un tube cathodique dont l'électrode de commande est reliée à la sortie de la mémoire tampon par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique-analogique.

Dans un second mode d'exécution, les moyens de visualisation des signaux de sortie- des deux chaînes comprennent un premier et un second ensembles comportant chacun un convertisseur analogique-numérique, une mémoire tampon et un convertisseur numérique-analogique, ces deux ensembles étant respectivement reliés aux sorties respectives des deux chaînes, la sortie du premier convertisseur numérique analogique attaquant les trois entrées de couleur d d'un moniteur de couleur, tandis que la sortie du second convertisseur numérique-analogique attaque une seule des trois dites entrées de couleur.

Suivant une autre particularité de l'invention, la première et la seconde chaînes du récepteur sont respectivement reliées à un premier et à un second éléments transducteurs, le second élément transducteur opérant à une fréquence porteuse sensiblement plus élevée que le premier.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres.

Au dessin annexé :
La figure 1 représente schématiquement la partie émis
sion et amplification d'un appareil à deux fréquences
porteuses d'émission selon l'invention ;
La figure 2 représente un premier mode d'exécution des
moyens de visualisation associés à cette partie émis-
sion et amplification ; et
La figure 3 représente un second mode d'exécution
desdits moyens de visualisation.

A la figure 1, on a représenté un disque en céramique piézoélectrique 1 comportant une surface active centrale 102 et une surface active annulaire 101 séparées par un sillon isolant 103. La surface opposée du disque porte une métalli sablon (non visible au dessin) reliée à la masse.

La surface active 101 est excitée, par l'intermédiaire d'un couple de diodes montées tête-bêche 1010-1011, par un émetteur 1012 qui émet, à une cadence habituellement utilisée en échographie ultrasonore, par exemple 5.000 impulsions par seconde, avec une fréquence porteuse également classique en échographie, par exemple 5-MHz,
Ces impulsions électriques sont converties en impulsions ultrasonores par l'élément piézoélectrique 101 et celles-ci sont dirigées sur le vaisseau sanguin que l'on désire visualiser. On n'a pas représenté les moyens, qui sont de type connu en soi, de faire subir au faisceau ultrasonore émis par la sonde un balayage, par exemple du type sectoriel, de la partie anatomique examinée. La position du point d'examen est à chaque instant, dans un tel balayage, définie par un angle e et une distance d.Après réflexion sur les surfaces réfléchissantes des structures examinées, le faisceaU ultrasonore est recueilli par l'élément piézoélectrique 101 qui le convertit en "échos" électriques transmis à un ampli ficateur de reception 1013. Ces échos ont une amplitude insuffisante pour débloquer les diodes et, par conséquent, n'arrivent pas sur l'émetteur.

L'amplificateur 1013 a une bande passante allant par exemple de 2 à 8 MHz, appropriée à une imagerie-standard.

Ces échos sont transmis à la sortie A par l'intermédiaire d'un détecteur à seuil 1014 qui ne transmet aucun signal à la sortie A lorsque l'amplitude d'échos est inférieure à une valeur prédéterminée. Ce seuil est choisi à une valeur supérieure à l'amplitude du signal fourni par l'amplificateur 1013 lorsque le faisceau ultrasonore effectue son parcours dans le volume interne du vaisseau, à travers le flux sanguin. Pendant cet intervalle de temps, le détecteur 1014 applique une tension à l'entrée de commande de déblocage d'un amplificateur 1023. Ce dernier est relié à l'élément central 102 du disque céramique, lui-même excité par un émetteur d'impulsions 1022 à travers un couple de diodes 1020-1021 montées tête-beche.

L'émetteur 1022 travaille à la même cadence d'impulsions que l'émetteur 1012, cadence fixée par une horloge commune 2, mais avec une fréquence porteuse sensiblement plus élevée, par exemple de 10 à 15 MHz. L'amplificateur 1023 a une bande passante sensiblement plus étroite que celle de l'amplificateur 1023, par exemple 9,5 à 10,5 MHz pour une fréquence d'émission de 10 MHz de l'émetteur 1022, et un gain très élevé.

Il en résulte que le signal recueilli en B, et qui s'intercale dans les "trous" du signal A, devient exploitable, du fait que l'amplitude d'écho croît extrêmement vite en fonction de la fréquence porteuse, et que sa transmission pour un amplificateur à bande étroite permet d'éliminer la plus grande partie du bruit de fond qui l'affecte. (L'amplitude des échos recueillis sur des réflecteurs de très faible dimension croît pratiquement comme le cube de la fréquence).

On notera que l'emploi de la seule chaîne auxiliaire 10221023 ne donnerait qu'une image très défectueuse des structures qui entourent le flux sanguin, l'amplificateur risquant de se saturer et l'étroitesse de la bande ne permettant pas de procurer une bonne qualité d'image.

A la figure 2, on a représenté un dispositif de visualisation en noir et blanc des deux signaux A et B. Ceux-ci sont mélangés au moyen d'un organe symbolisé par une résistance 3, et le résultat du mélange est numérisé par un convertisseur analogique-numérique 4 pour être inscrit en mémoire tampon 5. Cette dernière restitue l'information qui y est stockée à un convertisseur numérique-analogique 6, lequel attaque l'électrode de commande de luminosité d'un tube cathodique 7. De manière bien connue en soi, un organe de commande 8 fournit les signaux d'adressage d'écriture et de lecture de la mémoire à l'entrée d'adressage 50 de celle-ci et les signaux de commande de balayage de l'écran du tube cathodique.

L'adressage d'écriture se fait à la cadence de balayage du faisceau ultrasonore, l'appareil d'échographie fournissant, de manière connue en soi, les informations e et d à un circuit 9 qui les convertit en adresses de mémoire. La réalisation d'un tel circuit est à la portée de l'homme de l'art.

La lecture est alternée avec l'écriture, un circuit 10, relié à entrée "lecture-écriture" 51 et dont la réalisation est également à la portée de l'homme de l'art, assurant la commande de la commutation nécessaire de la mémoire. La cadence de lecture, beaucoup plus rapide que la cadence d'écriture, est déterminée par un contrôleur d'écran classique qui fait partie de l'organe 8.

Dans la variante de la figure 3, on utilise deux convertisseurs analogiques-numériques 11-12 séparés pour les signaux
A et B, suivis de deux mémoires tampon 13 et 14, elles-mêmes suivies de deux convertisseurs numériques-analogiques 15 et 16.

On n'a pas représenté les organes d'adressage et de commutation de chacune des mémoires, qui sont analogues à ceux décrits en se référant à la figure 2. Le signal de sortie de la mémoire 15 est appliqué, par l'intermédiaire de résistances 17, 18, 19, aux trois entrées "bleu", "vert", rouge respectives d'un moniteur de couleur 21, tandis que le signal de sortie de la mémoire 16 est appliqué, par l'intermédiaire d'une résistance 20, à la seule entrée "rouge" du moniteur.

I1 en résulte que le flux sanguin sera visualisé en rouge sur l'écran, tandis que les structures qui l'entourent seront visualisées en noir et blanc.

On pourrait, à la place de la double chaîne d'émission représentée à la figure 1, n'utiliser qu'une seule émission attaquant un transducteur piézoélectrique simple, à condition de travailler avec une fréquence porteuse, de 5 MHZ par exemple, compatible avec une bonne imagerie pour les structures.

Claims

Revendications de brevet

1. Appareil d'échographie par ultrasons comportant des moyens générateurs d'impulsions électriques, un transducteur ultrasonore d'émission et.de réception couplé audit générateur, des moyens, associés audit transducteur, de provoquer le balayage d'une région anatomique, comportant en particulier un vaisseau sanguin, par le faisceau ultrasons émis par le transducteur, des moyens d'amplification des échos résultant de la réflexion desdits ultrasons dans les structures de ladite région anatomique et des moyens de formation d'une image desdites structures par visualisation des échos sur l'écran d'un tube cathodique, lesdits moyens d'amplification comprenant une chaîne principale d'amplification apte à transmettre une bande de fréquences de largeur suffisante pour autoriser la formation d'une image des parois du vaisseau et des structures qui l'entourent, caractérisé par une chaîne supplémentaire d'amplification (1023) en parallèle sur la chaîne principale entre le transducteur et les moyens de formation d'image et ayant une largeur de bande sensiblement plus faible que celle de la chaîne principale, et par des moyens (1014) de mettre la chaîne supplémentaire en service pendant la seule durée des intervalles de temps de réception des "trous" du signal d'écho qui correspondent à la traversée du volume interne du vaisseau par le faisceau ultrasonore d'échographie.

2. Appareil d'échographie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mise en service intermittente de la chaîne supplémentaire comportent un détecteur à seuil (1014) reliant la sortie de la première chaîne (1013) à une entrée de commande de déblocage de la seconde (1023).

3. Appareil d'échographie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de visualisation simultanée des signaux de sortie des deux chaînes comprennent un organe mélangeur (3), un convertisseur analogique-numérique (4) relié audit organe mélangeur, une mémoire tampon (5) à lecture et écriture alternées adressée en fonction de la position du point exploré à chaque instant par ledit faisceau d'ultrasons, ladite mémoire étant commandée (organe 8) pour que l'écriture s'effectue à la cadence de balayage du faisceau et que la lecture s'effectue à la cadence d'un balayage de télévision d'un tube cathodique (7) dont l'électrode de commande est reliée à la sortie de la mémoire tampon, par l'intermédiaire d'un convertisseur numériqueanalogique (6).

4. Appareil d'échographie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de visualisation des signaux de sortie des deux chaînes comprennent un premier et un second ensembles comportant chacun un convertisseur analogique-numérique (11-12), une mémoire tampon (13-14) et un convertisseur numérique-analogique (15-16), ces deux ensembles (11-13-15 et 12-14-16) étant respectivement reliés aux sorties respectives < A et B) des deux chaînes, la sortie du premier convertisseur numérique-analogique (15) attaquant les trois entrées de couleur (17-18-19) d'un moniteur de couleur (21), tandis que la sortie du second convertisseur numérique-analogique (16) attaque une seule (20) des trois dites entrées de couleur.

5. Appareil d'échographie selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la chaîne principale (1013) et la chaîne supplémentaire (1023) sont respectivement reliées à un premier (101) et à un second (102) éléments transducteurs, le second élément transducteur opérant à une fréquence porteuse sensiblement plus élevée que le premier.