FR2700940A1

FR2700940A1 - Appareil de thérapie pour localiser et traiter à l'aide d'ondes acoustiques une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant.

Info

Publication number: FR2700940A1
Application number: FR9400874A
Authority: FR
Inventors: Schaetzle Ulrich; Granz Bernd
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1994-08-05
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH06315482A; DE4302537C1; FR2700940B1; US5391140A

Abstract

L'invention concerne un appareil de thérapie pour localiser et traiter à l'aide d'ondes acoustiques une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant. Ce dispositif comprend une source (1) d'ondes acoustiques thérapeutiques à une première fréquence (f1) et un dispositif de localisation acoustique (9) qui émet des ondes acoustiques à une seconde fréquence (f2), reçoit des composantes, des ondes acoustiques et les convertit en signaux électriques, et comporte un filtre (18) supprimant une partie des ondes acoustiques thérapeutiques et possédant une bande de blocage incluant la fréquence (f1) et une bande passante incluant la fréquence (f2). Application notamment aux appareils de thérapie pour le traitement de tissus pathologiques par ultrasons.

Description

Appareil de thérapie pour localiser et traiter à l'aide d'ondes

acoustiques une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant L'invention concerne un appareil de thérapie pour localiser et traiter une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant à l'aide d'ondes acoustiques, comportant une source d'ondes acoustiques, qui produit des ondes acoustiques thérapeutiques possédant une première fréquence, qui sont focalisées sur une zone d'action, et un dispositif de localisation acoustique, qui émet des ondes aoustiques de diagnostic possédant une seconde fréquence, et qui reçoit des composantes, qui sont réfléchies dans le corps de l'être vivant, des ondes acoustiques de diagnostic, et les convertit en des signaux électriques et prépare à l'aide de ces derniers une information d'image en rapport avec la zone à traiter. On utilise de tels appareils de thérapie, qui émettent, en tant qu'ondes acoustiques thérapeutiques, des ondes ultrasonores focalisées et, en tant qu'ondes acoustiques de diagnostic, des ultrasons de dignostic, par exemple pour le traitement d'un tissu pathologique (voir par exemple EP-A-0 339 693 et Ultrasound Intracavity System for Imaging, Therapy Planing and Treatment of Focal Decease", Sanghvi et consorts, Reprint from 992, IEEE Ultrasonic, Ferroelectrics, and Frequency Control Symposium) Le tissu pathologique s'échauffe sous l'effet des ondes ultrasonores focalisées Dans la mesure o les températures qui apparaissent sont inférieures à 450 C, le métabolisme cellulaire est perturbé, avec comme conséquence le fait que, dans le cas de tumeurs, il se produit un ralentissement de la croissance ou même une récession de la tumeur Ce type de traitement est connu sous le terme d'hyperthermie locale Si on atteint des températures dépassant 450 C, l'albumine coagule avec comme conséquence la nécrose du tissu Ce dernier type de traitement est désigné sous le terme de

thermothérapie.

C'est pourquoi on utilise des fréquences différentes pour les ondes ultrasonores thérapeutiques et les ondes ultrasonores de diagnostic de manière à permettre une adaptation optimale à l'objectif respectif, à savoir la thérapie ou le diagnostic En général, en vue d'obtenir un affaiblissement réduit, on choisit une valeur relativement faible pour la fréquence des ondes ultrasonores thérapeutiques, alors qu'on choisit une valeur relativement élevée pour la fréquence des ondes ultrasonores de

diagnostic, afin d'obtenir une bonne résolution locale.

Dans des appareils de thérapie connus du type indiqué plus haut, on ne peut en général pas faire fonctionner simultanément la source d'ultrasons thérapeutiques et le dispositif de localisation à ultrasons étant donné que le fonctionnement de la source d'ultrasons thérapeutiques conduit à des perturbations de l'image du dispositif de localisation à ultrasons, de sorte qu'une localisation correcte de la zone à traiter n'est pas possible C'est pourquoi, en dehors de cas d'exception, pour30 lesquels il faut évaluer, par exemple dans le cas de DE 42 05 030 Al, des signaux d'échos des ondes acoustiques thérapeutiques, on procède, en général (voir EP O 339 693 A 2), de manière à faire fonctionner alternativement la source d'ultrasons thérapeutiques et le dispositif de localisation à ultrasons, et ce de manière que des intervalles relativement longs de traitement et des intervalles de localisation relativement brefs se succèdent en alternance Cela conduit au fait qu'une localisation

continue de la zone à traiter n'est pas possible.

D'après le brevet US 4 584 880, on connaît un appareil d'imagerie à ultrasons, dans lequel un dispositif de filtrage présentant une caractéristique de filtre passe-bande est prévu sur le côté réception Ce dispositif de filtrage est prévu pour permettre la formation de l'image de zones situées en profondeur à l'intérieur de l'objet dont l'image doit être formée, avec une meilleure qualité d'image Étant donné que le spectre des fréquences des signaux d'échos reçus présente des fréquences d'autant plus basses par rapport au spectre des fréquences des impulsions ultrasonores émises, que la profondeur, d'o proviennent les signaux d'échos, est plus grande, la bande passante du dispositif de filtrage est décalée vers des fréquences plus basses (et simultanément l'amplification est accrue), à la suite de l'émission d'une impulsion ultrasonore En appliquant ces dispositions dans un appareil de thérapie du type indiqué plus haut, il ne serait pas possible d'obtenir une localisation et un contrôle

continus de la zone à traiter.

C'est pourquoi l'invention a pour but de développer un appareil de thérapie du type mentionné plus haut, de manière qu'une localisation et un contrôle continus de la

zone à traiter soient possibles.

Ce problème est résolu, conformément à l'invention, à l'aide d'un appareil de thérapie pour localiser et traiter une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant à l'aide d'ondes acoustiques, comportant a) une source d'ondes acoustiques, qui produit des ondes acoustiques thérapeutiques possédant une première fréquence, qui sont focalisées sur une zone d'action, b) un dispositif de localisation acoustique, que l'on peut faire fonctionner en même temps que la source et qui émet des ondes acoustiques de diagnostic possédant une seconde fréquence, qui reçoit des composantes, qui sont réfléchies dans le corps de l'être vivant, des ondes acoustiques de diagnostic, et les convertit en des signaux électriques et les prépare pour une information d'image en rapport avec la zone à traiter, ledit dispositif de localisation comportant un filtre servant à supprimer au moins l'onde de base des ondes acoustiques thérapeutiques focalisées, dont la fonction de transfert possède une bande de blocage, dans laquelle est située la première fréquence, et présentant une bande

passante, dans laquelle est située la seconde fréquence.

L'invention utilise donc le fait que la source d'onde acoustique et le dispositif de localisation émettent des ondes acoustiques ayant des fréquences différentes et occultent, au moyen du filtre possédant une fonction de transfert approprié, les composantes des signaux électriques, qui correspondent non pas à des composantes, réfléchies dans le corps de l'être vivant, des ondes acoustiques de diagnostic, mais à celles des ondes acoustiques thérapeutiques La source d'ondes acoustiques thérapeutiques et le dispositif de localisation peuvent par conséquent fonctionner simultanément sans qu'apparaissent des perturbations notables du dispositif de localisation, dues aux ondes acoustiques thérapeutiques De préférence, l'information d'image délivrée par le dispositif de localisation en rapport avec la zone à traiter concerne la position de la zone d'action des ondes acoustiques thérapeutiques par rapport à la zone à traiter En ce qui concerne l'information d'image, il s'agit de préférence d'une

information en temps réel.

Bien qu'il soit en principe possible d'utiliser une partie de la source d'ondes acoustiques ou de la source d'ultrasons thérapeutiques également pour irradier des ultrasons de diagnostic, et que dans une certaine mesure la35 source d'ondes acoustiques ou la source d'ultrasons

2700940

thérapeutiques ferait alors partie du dispositif de localisation à ultrasons, il est prévu dans une forme de réalisation de l'invention que le dispositif de localisation à ultrasons produit au moins un transducteur à ultrasons de diagnostic, qui produit les ultrasons de diagnostic et reçoit des composantes, réfléchies dans le corps, des ultrasons de

diagnostic et les convertit en signaux électriques.

Selon une autre forme de réalisation de l'invention il est prévu que le dispositif de localisation à ultrasons comporte un circuit électronique de production d'images servant à produire des images formées par ultrasons et auquel sont envoyés les signaux électriques et qui contient le filtre. Conformément à une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, le dispositif de localisation à ultrasons fournit une information d'image sous la forme d'images formées par ultrasons en temps réel, de préférence des images B formées par ultrasons De telles images formées par ultrasons autorisent un contrôle très

précis de la zone devant être traitée, notamment de sa position par rapport à la zone d'action.

C'est pour les raisons déjà expliquées plus haut que, selon une variante de l'invention, il est prévu que la

première fréquence est inférieure à la seconde.

Dans de nombreux cas, il suffit que le filtre soit réalisé sous la forme d'un filtre passe-haut Sa fréquence limite coïncide pour l'essentiel avec la seconde fréquence ou est légèrement inférieure à cette fréquence Ceci garantit que les influences des ondes acoustiques thérapeutiques sont très faibles, étant donné que, dans le cas d'une pente suffisante des flancs du filtre et dans le cas o la première fréquence est suffisamment inférieure à la fréquence limite du filtre, cette fréquence correspond à l'onde fondamentale de l'onde acoustique thérapeutique, et le signal de sortie délivré par le filtre contient uniquement des composantes réfléchies d'harmoniques des ondes acoustiques thérapeutiques Mais, conformément à des variantes de l'invention, il est également possible de réaliser le filtre sous la forme d'un filtre coupe-bande ou d'un filtre passe-5 bande, la fréquence centrale du filtre coupe-bande coïncidant avec la première fréquence ou la fréquence centrale du filtre passe-bande coïncidant avec la seconde fréquence. L'utilisation d'un filtre coupe- bande peut être appropriée notamment lorsque, pour l'adaptation des paramètres de10 fonctionnement du dispositif de localisation au cas de traitement considéré, la seconde fréquence est réglable conformément à une variante de l'invention. Lorsque l'appareil de thérapie, qui sert par exemple à traiter l'hyperplasie bénigne de la prostate, est prévu pour une application rectale, il est appoprié de réaliser au moins la source d'ultrasons thérapeutiques ou la source d'ultrasons de diagnostic sous la forme d'un réseau dit "phased array", c'est-à- dire un réseau piloté en phase. Dans ce cas, il est également possible, d'une manière connue20 en soi d'après le brevet US 4 526 168, sans aucun système mécanique et par conséquent d'une manière peu encombrante, de déplacer la zone d'action ou d'explorer l'être vivant à traiter, à l'aide des ondes ultrasonores de diagnostic, de la manière nécessaire pour la formation d'images B formées par25 ultrasons De préférence, le phased array est réalisé sous la forme d'un réseau linéaire, étant donné qu'il est alors possible de déplacer la zone d'action dans un plan ou de déplacer l'axe médian des ultrasons de diagnostic

conformément à un balayage linéaire ou un balayage sectoriel.

Pour obtenir une préfocalisation mécanique des ondes ultrasonores thérapeutiques ou des ondes à ultrasons de diagnostic, conformément à une variante on peut prévoir que le réseau linéaire est cintré autour de son axe longitudinal, d'une manière connue en soi d'après le brevet US 4 159 462 en

rapport avec des transducteurs à ultrasons de diagnostic.

Pour réaliser des images formées par ultrasons de couches du corps d'un être vivant à traiter, qui possèdent une position différente par rapport à la source d'ondes acoustiques, conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, il est prévu que le transducteur à ultrasons de diagnostic peut tourner par rapport à la source d'ondes acoustiques Un transducteur à ultrasons de diagnostic

rotatif est connu en soi d'après le brevet US 5 176 142.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée ci-

après, prise en référence aux dessins annexes, sur lesquels la figure 1 montre, selon une représentation très schématique, un appareil de thérapie selon l'invention; la figure 2 montre, selon une représentation également très schématique et partiellement en perspective, un autre appareil de thérapie selon l'invention; les figures 3 à 7 représentent, selon différentes coupes et pour différents types de fonctionnement, un appareil de thérapie selon l'invention, qui est prévu pour une application rectale; et les figures 8 et 9 montrent, sous la forme de coupes transversales, des variantes de la source d'ultrasons thérapeutiques, qui est contenue dans l'appareil de thérapie

des figures 3 à 6.

L'appareil de thérapie représenté sur la figure 1 comporte, en tant que source d'ondes acoustiques, une source d'ultrasons thérapeutiques, qui est désignée globalement par 1 Cette source comporte un transducteur à ultrasons piézoélectrique plan 2, qui est disposé sur une surface frontale d'un corps de support 3 réverbérant ou peu réverbérant La surface frontale, tournée à l'opposé du corps de support 3, du transducteur à ultrasons 2 est raccordée à une lentille convergente acoustique plan-concave 4, qui réalise une focalisation des ondes ultrasonores délivrées par le transducteur à ultrasons 2, sur une zone d'action, dont le centre est désigné par F sur la figure 1 La source d'ultrasons 1 est disposée dans un boîtier 5 rempli par un milieu liquide de propagation acoustique, par exemple de l'eau, qui est fermé, au niveau de son extrémité d'application, par un coussin souple de couplage 6 Le coussin de couplage 6 sert à réaliser le couplage élastique avec la surface du corps d'un être vivant à traiter, par exemple d'un patient P, et est repoussé contre la surface du

corps de ce patient.

Le transducteur à ultrasons 2, qui est constitué sous la forme d'une pièce monobloc, formée d'une piézocéramique ou peut être constitué par une multiplicité de petits éléments piézocéramiques réunis à la manière d'une mosaïque, comporte des électrodes au niveau de ses surfaces frontales, d'une manière non représentée et connue en soi, et, par conséquent, réunis par l'intermédiaire d'un conducteur 7 à un oscillateur électrique 8, comme cela est indiqué schématiquement sur la figure 1 Cet oscillateur pilote la source d'ultrasons 1 pour la production d'ondes acoustiques thérapeutiques focalisées, à savoir les ondes ultrasonores thérapeutiques focalisées possédant une première fréquence fi Il est évident que les épaisseurs du transducteur à ultrasons 2 et du corps de support 3 sont dimensionnées de façon connue en soi en fonction de la

première fréquence f 1.

L'appareil de thérapie de la figure 1 possède, en outre, un dispositif de localisation acoustique, désigné globalement par la référence 9 En ce qui concerne ce dispositif, il s'agit d'un dispositif de localisation à ultrasons, qui comporte, d'une part, une tête à ultrasons 10, qui est réalisée par exemple sous la forme d'un dispositif mécanique de balayage sectoriel Ceci est illustré sur la figure 1 par le fait qu'on a représenté un transducteur à ultrasons désigné par il et qui exécute un mouvement de pivotement oscillant dans la direction de la flèche double a autour d'un axe perpendiculaire au plan du dessin La tête 12 de production des ultrasons est logée d'une manière étanche au liquide, dans un perçage central de la sonde à ultrasons 1 et peut être déplacée, d'une manière non représentée, par5 rapport à la source d'ultrasons 1, de manière à permettre la sélection d'une orientation, appropriée pour le cas de traitement considéré, par rapport au patient P. Le transducteur à ultrasons il de la tête à ultrasons 10 est relié par l'intermédiaire d'une ligne indiquée schématiquement, à une unité électrique 12 de production d'images L'unité électrique 12 de production d'images est réalisée de façon connue en soi, à l'exception d'une différence qui sera expliquée plus loin Cette unité comporte, par conséquent, l'unité de commande 13, qui15 commande, d'une part, le mouvement de pivotement mécanique du transducteur à ultrasons 11, et, d'autre part, la position d'un commutateur 14 Le transducteur à ultrasons 11 est relié, par l'intermédiaire du commutateur 14, en fonction de la position de ce dernier, soit à un oscillateur électrique20 15, soit à un circuit de formation d'images désigné globalement par la référence 16 La commande à l'aide de l'unité de commande 13 s'effectue de telle sorte que pendant un mouvement de pivotement du transducteur à ultrasons d'une position d'extrémité dans l'autre, sur un nombre défini, par exemple 256, de positions angulaires du transducteur à ultrasons 11, ce dernier est relié au moyen du commutateur 14 tout d'abord à l'oscillateur 15 et est commandé par ce dernier de manière à délivrer des ondes acoustiques de diagnostic, à savoir un signal ultrasonore de diagnostic de30 forme impulsionnelle, connu en soi, et ensuite est relié par l'intermédiaire du commutateur 14 au circuit 16 de formation d'images, auquel sont envoyés par conséquent les signaux électriques qui apparaissent en raison du fait que des composantes, réfléchies dans le corps du patient P, des ultrasons de diagnostic sont reçues par le transducteur à ultrasons 11 et converties en des signaux électriques La fréquence de l'oscillateur 15 est choisie de telle sorte que les ultrasons de diagnostic possèdent une seconde fréquence f 2, qui est différente de la première fréquence f 1 et, de préférence, est supérieure à cette fréquence. Dans le circuit 16 de formation d'images, les signaux électriques du transducteur à ultrasons il parviennent tout d'abord à un préamplificateur 17 Sa sortie est reliée à la sortie d'un circuit de filtre 18, dont la sortie est à nouveau raccordée à l'entrée d'un processeur de signaux 19, qui délivre, en tant que signal de sortie, un signal vidéo qui correspond à l'image produite formée par ultrasons et qui est envoyé à un moniteur 20 pour une

représentation visuelle.

Le circuit de filtrage 18 possède une fonction de transfert telle qu'on obtient une allure en fréquence d'amplitude présentant une bande de blocage, dans laquelle se situe la première fréquence f 1 La réponse en fréquence d'amplitude est en outre choisie de telle sorte que des signaux possédant la seconde fréquence f 2 peuvent traverser le circuit de filtrage 18 au moins sans être sensiblement affaibli. C'est pourquoi il est évident que des composantes, reçues par le transducteur à ultrasons 11, des ondes ultrasonores thérapeutiques, et ce qu'il s'agisse de composantes réfléchies ou de composantes rayonnées directement par la source d'ultrasons thérapeutiques 1, ne peuvent provoquer aucune perturbation de l'image du dispositif de localisation à ultrasons 9, étant donné que les composantes correspondantes des signaux électriques du transducteur à ultrasons il sont séparées par filtrage, par le circuit de filtrage 18 La source thérapeutique d'ultrasons 1 et le dispositif de localisation à ultrasons 9 peuvent par conséquent fonctionner simultanément sans problèmes, ce qui garantit un contrôle et une localisation continus de la zone devant être respectivement traitée, par exemple une tumeur T. Le type de la fonction de transfert du circuit de filtrage 18 est commutable, ce qui est indiqué schématiquement par un commutateur 21 relié au circuit de filtrage 18 Lorsque le commutateur 21 est dans une première position, le circuit de filtrage 18 possède la fonction de transfert d'un filtre passe-haut Pour obtenir une action de filtrage maximale pour un ordre donné du comportement de transmission du circuit de filtrage 18, il est approprié de choisir la fréquence de transition de la fonction de transfert de manière qu'elle soit au maximum égale à la

deuxième fréquence f 2.

Lorsque le commutateur 21 est dans une seconde position, le circuit de filtrage 18 possède la fonction de transfert d'un filtre coupe-bande Dans ce cas, la fréquence centrale de la fonction de transfert, c'est-à-dire la fréquence, pour laquelle l'affaiblissement maximal du signal de sortie du circuit de filtrage 18 apparaît, correspond à la fréquence des ondes ultrasonores thérapeutiques, c'est-à-dire

la première fréquence f 1.

Lorsque le commutateur 21 est dans une troisième position, le circuit de filtrage 18 possède la fonction de transfert d'un filtre passe-bande Dans ce cas, la fréquence centrale de la fonction de transfert correspond à la fréquence des ultrasons de diagnostic, c'est-à- dire la

seconde fréquence f 2.

Pour pouvoir adapter de façon individuelle la fréquence des ultrasons de diagnostic aux exigences du cas de thérapie envisagé, en rapport avec la profondeur de pénétration requise ou avec la résolution locale désirée, il est prévu que la seconde fréquence f 2 est réglable Ceci est indiqué schématiquement sur la figure 1 par des moyens de réglage 22 Les moyens de réglage 22 agissent non seulement35 sur l'oscillateur 15, mais, en outre, également sur le il circuit de filtrage 18 et adaptent la fonction de transfert du circuit de filtrage 18 à la seconde fréquence respectivement réglée f 2, dans la mesure o un comportement de filtre passe-haut ou passe- bande est choisi en tant que fonction de transfert au moyen du commutateur 21. A la place de la focalisation des ondes ultrasonores thérapeutiques à l'aide d'une lentille convergente 4, on peut, en outre, également prévoir, par ailleurs, d'une manière connue en soi, que le transducteur à ultrasons 2 possède une surface émettrice cintrée de telle sorte, notamment avec une forme sphérique, que les ondes ultrasonores thérapeutiques produites sont concentrées sur

une zone focale.

L'appareil de thérapie représenté schématiquement sur la figure 2 diffère de celui décrit précédemment par le fait qu'aussi bien la focalisation des ondes ultrasonores thérapeutiques que l'exploration du corps du patient, qui est nécessaire pour l'obtention d'une image formée par ultrasons, avec des ultrasons de diagnostic, s'effectue de façon électronique, comme cela est décrit par exemple dans la

demande de brevet allemand publiée N 031 19 295.

A cet effet, aussi bien la source d'ultrasons 25, qui est utilisée pour la production des ondes ultrasonores thérapeutiques, que le transducteur à ultrasons 27, qui est associé au dispositif de localisation à ultrasons 26, sont constitués par la réunion, sous la forme d'une matrice, d'une multiplicité d'éléments piézoélectriques 28 et 29 de transducteurs à ultrasons, seuls quelques éléments de transducteurs à ultrasons étant désignés par les chiffres de référence correspondants sur la figure 2, afin de conserver

la lisibilité de cette figure.

Les éléments 29 du transducteur à ultrasons 27 sont reliés à l'unité électronique 30 de formation d'images du dispositif de localisation à ultrasons 26, de la manière35 représentée à titre d'exemple sur la figure 2 pour trois éléments 29 du transducteur à ultrasons L'unité électronique de formation d'images comporte, pour chacun des éléments 29 du transducteur à ultrasons, un circuit à retard 31, dont le retard est réglable individuellement par l'intermédiaire d'une ligne 32 par un circuit 33 de commande et de formation d'images Les circuits à retard 31 sont raccordés, par leur autre borne, respectivement à un commutateur 34, au moyen duquel ils sont connectés au choix à une sortie A ou une entrée E, qui est associée à l'élément respectif 29 du transducteur à ultrasons, du circuit 33 de commande et de formation d'images Les commutateurs 34 sont actionnés par le circuit 33 de commande et de formation d'images, par

l'intermédiaire de lignes 35.

Si les commutateurs 34 prennent respectivement leur position représentée sur la figure 2, les éléments 29 du transducteur à ultrasons sont connectés, par l'intermédiaire des sorties A, à un oscillateur électrique, qui est contenu dans le circuit 33 de commande et de formation d'images et qui commande ce circuit de manière impulsionnelle, pour la production d'ultrasons de diagnostic possédant la seconde fréquence f 2 Les commutateurs 34 sont amenés dans leur autre position non représentée sur la figure 2, afin de permettre l'envoi des signaux électriques, que les éléments 29 du transducteur à ultrasons délivrent, à la suite de leur commande, sous l'effet de la réception de composantes réfléchies des ultrasons de diagnostic, aux entrées E du circuit 33 de commande et de formation d'images Dans cette position, les signaux de sortie des éléments 29 du transducteur à ultrasons parviennent, par l'intermédiaire d'un circuit de filtrage 36, à l'entrée correspondante du circuit 33 de commande et de formation d'images Ce dernier règle les retards des circuits à retard 31 de manière à obtenir une exploration du corps du patient avec des ultrasons de diagnostic, de la manière respectivement désirée Ce circuit règle les retards produits par les circuits à retard 31 de manière à obtenir une exploration du corps du patient avec des ultrasons de diagnostic, de la manière désirée L'exploration peut s'effectuer par exemple, comme indiqué sur la figure 2, sous la forme d'un balayage sectoriel, le secteur correspondant S étant indiqué sur la figure 2, ou bien sous la forme d'un balayage parallèle, auquel cas la couche explorée du corps peut prendre par rapport à l'axe médian M du dispositif des éléments 28, 29 du transducteur à ultrasons, des positions angulaires presque quelconques, dans le cadre de la capacité de réglage des

retards produits par les circuits à retard 31.

L'image respectivement obtenue, qui est produite par ultrasons, est représentée sur un moniteur 37 qui est

raccordé au circuit 33 de commande et de formation d'images.

Un circuit à retard est associé à chacun des éléments 28 du transducteur à ultrasons de la source d'ultrasons thérapeutiques 25 Ces circuits à retard portent le chiffre de référence 39 Les éléments 28 du transducteur à ultrasons sont reliés par l'intermédiaire du circuit à retard 39 à un oscillateur électrique 40, qui entraîne les éléments 28 du transducteur à ultrasons et par conséquent la source thérapeutique d'ultrasons 25 pour qu'elle délivre des ondes ultrasonores thérapeutiques possédant la première fréquence fl Les retards produits par les circuits à retard 39 sont réglés par l'intermédiaire de lignes 41, par un circuit de commande 42 de telle sorte que les ondes ultrasonores thérapeutiques sont focalisées sur une zone d'action Le circuit de commande 42 règle les retards, d'une part, de telle manière que la zone d'action soit située à l'intérieur de la couche du corps du patient, qui est explorée à l'aide des ultrasons de diagnostic Des informations concernant la position respective de la couche explorée au moyen des ultrasons de diagnostic sont envoyées au circuit de commande 42 du circuit de commande et de formation d'images 33, par l'intermédiaire d'une ligne 43 D'autre part, le circuit de commande 42 règle les retards de manière que la zone d'action prenne, dans la couche explorée au moyen des ultrasons de diagnostic, une position réglée à l'aide d'un manche à balai 38 Le manche à balai 38 est raccordé, d'une part, à l'unité de commande 42, et, d'autre part, au circuit 33 de commande et de formation d'images, ce dernier insérant dans l'image formée par ultrasons, représentée sur le moniteur 37, une

marque F' qui correspond à la position du manche à balai 38.

Par conséquent, il est possible de régler, au moyen du manche à balai 38 et de la marque F' insérée dans l'image formée par ultrasons, le centre, désigné par F sur la figure 2, de la zone d'action des ondes ultrasonores thérapeutiques sur le point respectivement désiré de l'image représentéeformée par ultrasons. Les circuits de filtrage 36 possèdent respectivement la même fonction de transfert, qui présente une bande de blocage, dans laquelle est située la première fréquence f 1, et une bande passante dans laquelle est située la seconde fréquence f 2 Par conséquent, également dans le cas de l'appareil de thérapie de la figure 2, on est certain que, dans le cas du fonctionnement simultané de la source d'ultrasons thérapeutiques 25 et du dispositif de localisation à ultrasons 26, les ondes ultrasonores focalisées, qui sont émises par la source d'ultrasons

thérapeutiques 1, n'entraînent aucune perturbation de l'image du dispositif de localisation à ultrasons 26.

Sur les figures 3 à 7 on a représenté un autre appareil de thérapie selon l'invention Il s'agit d'un appareil pour traiter l'hyperplasie prostatique bénigne La source d'ultrasons thérapeutiques 45 et le transducteur à ultrasons de diagnostic du dispositif de localisation à ultrasons sont logés dans une pièce à main 47, remplie d'un milieu de propagation acoustique, par exemple de l'eau, et possédant à peu près la forme d'une cuiller Sur son35 extrémité épaissie, la pièce à main 47 possède une largeur b égale à environ 30 mm et un épaisseur d égale à environ mm La poignée approximativement cylindrique 48 possède un diamètre égal à environ 12 mm La pièce à main 47 peut par conséquent être introduite dans le rectum d'un patient, auquel cas la partie d'extrémité épaissie 58, qui contient la source d'ultrasons thérapeutiques 45 et le transducteur à ultrasons de diagnostic 46, et rentre complètement dans le rectum La pièce à main 47 est raccordée aux composants électriques de l'appareil de thérapie, par l'intermédiaire

d'une ligne de liaison 49.

La source d'ultrasons thérapeutiques 45 et le dispositif de localisation à ultrasons 46 sont réalisés sous la forme d'un dispositif linéaire d'éléments 50, 51 du transducteur disposé suivant une ligne (ce qu'on appelle "linear array", c'est-à-dire un réseau linéaire), l'un de ces éléments respectifs étant désigné, sur la figure 4, par le

chiffre de référence correspondant 50 ou 51.

La commande des éléments 51 du transducteur de localisation à ultrasons 46 s'effectue de la même manière que sur la figure 2, mais en raison de la disposition qui n'est pas matricielle mais est simplement linéaire des éléments 51 du transducteur à ultrasons, on ne peut explorer qu'une couche du corps, dont le plan médian correspond, d'une manière rapportée à la représentation de la figure 2, au plan25 du dessin Sur la figure 2, on a représenté le secteur S, qui peut être exploré à l'aide du transducteur de localisation à ultrasons 46, lorsque les éléments 51 de ce dernier sont commandés avec un retard de la manière requise pour l'exécution d'un balayage sectoriel Par conséquent, il est évident que les éléments 51 du transducteur de localisation à ultrasons 46 sont commandés avec un retard temporel ou un retard de phase à la manière de ce qu'on appelle un "phased array", c'est-à-dire un réseau piloté en phase. De même, la source d'ultrasons 45 travaille à la manière d'un réseau piloté en phase, la commande des éléments du transducteur à ultrasons s'effectuant d'une manière analogue à la commande des éléments 58 du transducteur à ultrasons dans le cas de la figure 2 Étant donné que, également dans le cas de la source d'ultrasons 45 contrairement à la figure 2, il n'est pas prévu une disposition matricielle, mais simplement une disposition linéaire, grâce au choix des instants de commande des éléments 50 du transducteur à ultrasons, on peut réaliser une focalisation des ondes ultrasonores thérapeutiques, mais le centre F de la zone d'action, par rapport à la représentation

de la figure 3, est simplement décalé dans le plan du dessin.

Sur la figure 3, on a représenté à titre d'exemple trois

positions possibles du centre F de la zone d'action.

Si l'on fait abstraction des limitations qui sont dues au fait que, dans le cas de l'appareil de thérapie des figures 3 à 7, il est prévu seulement une disposition linéaire des éléments 50, 51 du transducteur à ultrasons de la source d'ultrasons 45 et du transducteur de localisation à ultrasons 46, et non une disposition matricielle, le type de fonctionnement illustré sur les figures 3 et 4 est absolument

identique à celui de l'appareil de thérapie de la figure 2.

Par conséquent, l'appareil de thérapie des figures 3 à 7 comporte un système électronique de formation d'images et une unité de commande de la source d'ultrasons 45, qui sont

agencés d'une manière analogue à la figure 2 (voir les références 30 à 42).

La focalisation de la source de tension 45 peut être, par ailleurs, améliorée par rapport à une réalisation plane par le fait que la source d'ultrasons 45 de la figure 8 est cintrée avec une configuration cylindrique autour d'un axe A parallèle à l'axe vertical de cette source Sinon, on peut utiliser une source plane d'ultrasons 45, devant laquelle est placée, conformément à la figure 9, une lentille convergente acoustique plan-concave 52 Dans les deux cas, on obtient une focalisation sur une ligne focale FL, qui s'étend parallèlement à l'axe longitudinal de la source d'ultrasons

et, sur les figures 8 et 9, est perpendiculaire au plan du dessin.

Comme cela est visible sur les figures 5 et 6, au moyen de l'actionnement d'un bouton rotatif 53 (figure 7), on peut faire pivoter de 900 le transducteur de localisation à ultrasons 46 de telle sorte que son axe longitudinal ne soit plus parallèle, comme dans le type de fonctionnement représenté sur les figures 3 et 4, mais perpendiculaire à10 l'axe longitudinal de la source d'ultrasons 45 Ceci est réalisé par l'intermédiaire d'un câble de traction 54, qui est raccordé au bouton rotatif 53 et fait tourner un corps de support 55 monté rotatif dans la source d'ultrasons 45 La couche qui peut être explorée au moyen du dispositif de localisation à ultrasons, n'est alors plus située dans le plan du dessin, mais, comme cela est indiqué d'une manière pas tout à fait correcte dans la représentation en perspective de la figure 4, dans un plan perpendiculaire au plan du dessin.20 Un signal indiquant la position du bouton rotatif 53 est envoyé aux circuits qui, dans le cas de l'appareil de thérapie des figures 3 à 7, correspondent au circuit 33 de commande et de formation d'images et au circuit de commande 42 Lorsque ce signal indique que le transducteur de localisation d'ultrasons 46 prend sa position représentée sur les figures 5 et 6, dans l'image 56 formée par ultrasons est insérée, de la manière indiquée sur la figure 5, une droite L, qui correspond à la droite, au niveau de laquelle le plan médian de la couche du corps explorée au moyen des ultrasons de diagnostic, recoupe le plan, dans lequel le centre de la zone de focalisation des ondes ultrasonores de diagnotic est déplaçable Le déplacement de la marque F' est alors limité à des déplacements le long de la droite L, et également le décalage du centre de la zone d'action des ondes ultrasonores thérapeutiques est limité à un décalage correspondant le long

de ladite droite.

Par conséquent, il est évident que des plans longitudinaux (figures 3 et 4) ou des plans transversaux (figures 5 et 6) peuvent être représentés au choix à l'aide du dispositif de localisation à ultrasons, et dans le premier cas, le centre F de la zone d'action des ondes ultrasonores thérapeutiques peut être réglée sur des points quelconques à l'intérieur de la couche transversale représentée, tandis que dans le second cas, le décalage du centre F de la zone d'action peut s'effectuer uniquement le long d'une droite contenue dans la couche longitudinale On utilise l'appareil de thérapie selon les figures 3 à 7 en introduisant tout d'abord la pièce à main 37 dans le rectum du patient devant subir le traitement Ensuite, on oriente la pièce à main 47, sans que s'effectue aucune émission d'ondes ultrasonores thérapeutiques, de manière que la prostate apparaisse dans l'image formée par ultrasons On règle alors, dans l'image formée par ultrasons, la marque FI, qui caractérise le centre F de la zone d'action des ondes ultrasonores thérapeutiques, sur la zone désirée de la prostate Ensuite, on actionne une touche 56, qui est prévue au voisinage de la poignée 48 et qui correspond au commutateur 43 dans le cas de la figure 2 et dont l'actionnement a pour effet qu'en plus des ultrasons de diagnostic, sont émises les ondes ultrasonores

thérapeutiques, qui sont focalisées sur le point marqué au moyen du manche à balai.

Comme première fréquence, c'est-à-dire comme fréquence pour les ondes ultrasonores thérapeutiques, il

convient d'utiliser une fréquence de l'ordre de deux M Hz.

Comme seconde fréquence, c'est-à-dire comme fréquence des ultrasons de diagnostic, il convient d'utiliser une fréquence de l'ordre de sept M Hz qui, dans le cas o il est prévu un décalage de la seconde fréquence, peut être décalé par exemple de 3,5 M Hz vers le haut ou vers le bas.35 En ce qui concerne les dimensions des éléments 28, 29 ou 50, 51 du transducteur à ultrasons on peut dire que ces éléments doivent être choisis de manière à éviter une émission dirigée des ondes ultrasonores thérapeutiques ou des ultrasons de diagnostic, de manière que l'étendue la plus faible, considérée dans la direction d'émission du rayonnement, de l'élément respectif du transducteur à

ultrasons soit inférieure à la moitié de la longueur des ondes ultrasonores thérapeutiques émises ou des ultrasons de diagnostic La longueur d'onde est déterminante dans le10 milieu de propagation acoustique.

Dans le cas o l'onde ultrasonore thérapeutique 45 de l'appareil de thérapie des figures 3 à 7 indique que, lors du remplissage de la pièce à main 47 avec de l'eau en tant que milieu de propagation acoustique et pour une fréquence15 des ondes ultrasonores thérapeutiques de deux M Hz, la largeur, repérée par W sur la figure 4, des éléments 50 du transducteur à ultrasons ne doit pas être supérieure à 0,375 mm, étant donné que la vitesse de propagation dans

l'eau est de l'ordre de 2500 m/s.

Dans ce qui précède, on a décrit un exemple de réalisation d'un appareil de thérapie, qui sert à traiter l'hyperplasie prostatique bénigne Cependant, on peut également réaliser, conformément à l'invention, d'autres appareils de thérapie, par exemple des appareils de ce type,

qui servent au traitement de tumeurs ou d'autres modifications tissulaires pathologiques.

Sous l'expression "phased array", il faut par ailleurs comprendre qu'il s'agit d'un dispositif, qui peut être focalisé électroniquement au moyen d'une commande retardée dans le temps, d'une multiplicité d'éléments du transducteur à ultrasons Un "linear array" est un dispositif linéaire formé d'une multiplicité d'éléments du transducteur à ultrasons L'expression "balayage" désigne une exploration par exemple linéaire ou sectorielle réalisée au moyen du

balayage d'un faisceau d'ultrasons.

Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil de thérapie pour localiser et traiter une zone à l'intérieur du corps d'un être vivant à l'aide d'ondes acoustiques, comportant 5 a) une source ( 1, 25, 45) d'ondes acoustiques, qui produit des ondes acoustiques thérapeutiques possédant une première fréquence (fi), qui sont focalisées sur une zone d'action, b) un dispositif de localisation acoustique ( 9, 26), que l'on peut faire fonctionner en même temps la source ( 1, 25, ) et qui émet des ondes aoustiques de diagnostic possèdant une seconde fréquence (f 2), reçoit des composantes des ondes acoustiques de diagnostic, qui sont réfléchies dans le corps de l'être vivant, les convertit en des signaux électriques et prépare une information d'image en rapport avec la zone à traiter, ledit dispositif de localisation ( 9, 26) comportant

un filtre ( 18, 36) servant à supprimer au moins l'onde de base des ondes acoustiques thérapeutiques focalisées et dont la fonction de transfert possède une bande de blocage, dans20 laquelle est située la première fréquence (f 1), et une bande passante, dans laquelle est située la seconde fréquence (f 2).

2 Appareil de thérapie suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu comme filtre ( 18, 36), un circuit de filtrage et que les signaux électriques

traversent le circuit de filtrage.

3 Appareil de thérapie suivant l'une des revendi-

cations 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il est prévu comme

source ( 1, 25, 45) d'ondes acoustiques, une source thérapeu-

tique d'ultrasons, qui produit des ondes ultrasonores théra- peutiques focalisées, et/ou qu'il est prévu comme dispositif de localisation ( 9, 26), un dispositif de localisation à ul- trasons, qui émet les ultrasons de diagnostic. 4 Appareil de thérapie suivant la revendication 3,

caractérisé par le fait que le dispositif de localisation à ultrasons ( 9, 26) comporte au moins un transducteur de dia-

gnostic à ultrasons ( 11, 27, 46), qui produit les ultrasons de diagnostic et convertit des composantes, qui sont réflé- chies dans le corps, des ultrasons de diagnostic en des si-15 gnaux électriques.

Appareil de thérapie suivant l'une des revendi- cations 3 ou 4, caractérisé par le fait que le dispositif de

localisation à ultrasons ( 9, 26) comporte une unité électro-

nique ( 12, 30) de production d'images, qui sert à produire des images ultrasonores et auquel sont envoyés des signaux

électriques et qui contient le filtre ( 18, 36).

6 Appareil de thérapie suivant l'une quelconque

des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le dis-

positif de localisation à ultrasons ( 9, 26) prépare une in-

formation d'image sous la forme d'images formées par ultra-

sons en temps réel, de préférence des images (B) formées par ultrasons.

7 Appareil de thérapie suivant l'une des revendi-

cations 1 à 6, caractérisé par le fait que la première fré-

quence (f 1) est inférieure à la seconde fréquence (f 2).

8 Appareil de thérapie suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que le filtre ( 18, 36) est réalisé

sous la forme d'un filtre passe-haut.

9 Appareil de thérapie suivant l'une des revendi-

cations 1 à 7, caractérisé par le fait que le filtre ( 18, 36)

est réalisé sous la forme d'un filtre passe-bas.

Appareil de thérapie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le

filtre ( 18, 36) est réalisé sous la forme d'un filtre coupe-5 bande.

11 Appareil de thérapie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le

filtre ( 18, 36) est réalisé sous la forme d'un filtre passe-

bande. 12 Appareil de thérapie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'au

moins la seconde fréquence (f 2) est réglable.

13 Appareil de thérapie suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'au

moins la source ( 45) d'ondes acoustiques ou le transducteur à ultrasons de diagnostic ( 27, 46) est réalisé sous la forme d'un réseau piloté en phase. 14 Appareil de thérapie suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que le réseau piloté en phase est

réalisé sous la forme d'un réseau linéaire.

Appareil de thérapie suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que le réseau linéaire est cintré

autour d'un axe qui est parallèle à son axe longitudinal.

16 Appareil de thérapie suivant l'une quelconque

des revendications 4 à 15, caractérisé par le fait que le

transducteur à ultrasons de diagnostic ( 46) peut tourner au-

tour d'un axe par rapport à la source ( 45) d'ondes acous-

tiques.