FR2763136A1 - Systeme et procede d'imagerie a ultrasons et carte-mere de multiplexeur utilisee dans ce systeme - Google Patents

Abstract

Système et procédé d'imagerie à ultrasons et carte-mère de multiplexeur utilisée dans ce système.Dans ce système, des moyens (40, 44, 46, 48) formant multiplexeur connectent un conformateur (2) de faisceau à un réseau (24) multirangée de transducteurs comportant plus d'éléments transducteurs indépendants électriquement que le conformateur ne comporte de canaux afin d'assurer une sélection dynamique et une commande de conformation de faisceau d'ouvertures multirangées. Le multiplexeur permet de balayer l'ouverture active le long d'au moins un axe du réseau et permet de modifier électroniquement la forme de l'ouverture active. Le multiplexeur est de structure modulaire permettant d'assembler facilement des multiplexeurs convenant pour des réseaux de transducteurs comportant divers nombres de rangées et de colonnes d'éléments à partir d'ensembles normalisés de pièces. Le multiplexeur est conçu sous la forme d'une plan-support passif dans lequel peuvent être enfichées des cartes de commutation.

Description

Système et procédé d'imagerie à ultrasons et carte-mère de multiplexeur

utilisée dans

ce système.

La présente invention concerne les systèmes d'imagerie médi-

cale à ultrasons qui comportent un réseau multirangée de transducteurs à ultrasons et elle à trait, en particulier, à un tel réseau multirangée de transducteurs à ultrasons dans lequel le nombre de transducteurs est supérieur au nombre de canaux de conformateur de faisceau. Un système classique d'imagerie à ultrasons comprend un réseau de transducteurs à ultrasons destinés à émettre un faisceau d'ultrasons et à recevoir un faisceau réfléchi par l'objet étudié. Pour former une image par ultrasons, un réseau unidimensionnel comporte de façon typique une multiplicité de transducteurs disposés le long d'une ligne et excités par des tensions distinctes. En sélectionnant le retard (ou phase) ainsi que l'amplitude des tensions appliquées, on peut commander les transducteurs individuels de manière à produire

des ondes ultrasonores qui se combinent pour former une onde ultraso-

nore nette qui se déplace le long d'une direction vectorielle préférée et est focalisée en un point choisi le long du faisceau. On peut avoir

recours à de multiples déclenchements pour acquérir des données re-

présentant les mêmes informations anatomiques. On peut modifier les paramètres de conformation de faisceau de chacun des déclenchements pour obtenir un variation du foyer maximum ou toute autre variation

du contenu des données reçues pour chaque déclenchement, par exem-

ple en émettant des faisceaux successifs le long de la même ligne de balayage, le foyer de chaque faisceau étant décalé par rapport au loyer du faisceau précédent. En modifiant le retard et l'amplitude des tensions appliquées, on peut déplacer dans un plan le faisceau en

même temps que son foyer pour explorer l'objet.

Les mêmes principes sont valables quand le réseau de transducteurs est utilisé pour recevoir l'énergie sonore réfléchie (mode

récepteur). La somme des tensions produites au niveau des transduc-

teurs de réception est effectuée de manière que le signal net soit indicatif de l'ultrason réfléchi par un seul foyer de l'objet. Comme dans le

cas du mode émission, on obtient une réception de l'énergie ultrasono-

re en attribuant un retard (et/ou un déphasage) et un gain distincts au

signal provenant de chaque transducteur de réception.

Un transducteur à ultrasons à commande de phase est consti-

tué d'un réseau de petits éléments transducteurs piézoélectriques, dont

chacun comporte une connexion électrique indépendante. Dans la plu-

part des transducteurs classiques, les éléments sont disposés en une seule rangée suivant un pas fin (d'une demi à une longueur d'onde acoustique de centre à centre). Telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire, l'expression réseau de transducteurs du type "1D"- désigne un réseau de transducteurs à une seule rangée, comportant une ouverture en élévation qui est fixe et un foyer en élévation qui se trouve à une

distance fixe. Un ensemble de circuits électroniques couplés aux élé-

ments utilise des retards, et quelquefois des rotations de phase, pour

commander les signaux émis et reçus et former des faisceaux d'ultra-

sons qui sont dirigés et focalisés dans tout le plan de formation d'ima-

ge. Dans le cas de certains systèmes et sondes à ultrasons, le nombre d'éléments transducteurs de la sonde dépasse le nombre de canaux de l'électronique de conformation de faisceau du système. Dans ce cas, on utilise un multiplexeur électronique pour coupler mutuellement de

façon dynamique les canaux disponibles et les différents sous-

ensembles (qui sont, de façon typique, contigus) des éléments transducteurs pendant différentes parties de l'opération de formation

d'image.

Un réseau typique linéaire ou convexe de transducteurs, du type 1D, et un multiplexeur peuvent fonctionner avec 128 canaux de conformateur de faisceau, mais le réseau de transducteurs lui-même peut comporter un nombre plus important d'éléments. Un multiplexeur peut permettre à un ensemble d'éléments transducteurs contigus d'être couplés simultanément aux canaux de conformateur de faisceau par l'intermédiaire de câbles coaxiaux. En fermant des interrupteurs couplés aux éléments transducteurs respectifs d'un ensemble, on peut coupler le conformateur de faisceau à une des extrémités du réseau de transducteurs, et des faisceaux focalisés d'ultrasons peuvent être émis et reçus de manière que soient acquises des données relatives à une transition correspondante de l'image. Au fur et à mesure que le point d'origine des faisceaux d'ultrasons avance pas à pas le long du réseau

de transducteurs en direction de l'extrémité opposée, il devient avanta-

geux de décaler l'ouverture active de manière que l'origine du faisceau d'ultrasons soit centrée dans cette dernière. Pour décaler d'un élément l'ouverture depuis l'extrémité la plus à gauche du réseau, par exemple, vers l'extrémité opposée, on ouvre l'interrupteur de multiplexeur couplé au premier élément et on ferme l'interrupteur couplé au dernier

élément d'un ensemble subséquent. Ceci a pour effet de décaler le pre-

mier canal de conformateur de faisceau d'une des extrémités jusqu'à l'extrémité opposée de l'ouverture active tout en laissant les autres

canaux et éléments connectés comme précédemment. Les retards et au-

tres paramètres de conformation de faisceau sont modifiés par le logi-

ciel de manière à correspondre au nouvel état du multiplexeur, et un ou plusieurs vecteurs d'image supplémentaires sont acquis. Ensuite,

l'ouverture est avancée d'un pas supplémentaire vers la droite par ou-

verture de l'interrupteur couplé au deuxième élément et par fermeture

de l'interrupteur couplé à l'élément suivant de l'ensemble subséquent.

De cette manière, on peut faire avancer pas à pas successivement

l'ouverture active d'une extrémité à l'autre du réseau de transducteurs.

On a mis au point divers types de réseaux multirangées de transducteurs comprenant ceux que l'on appelle les réseaux des types "1,25D", "1,5D", "1,75D" et "2D", pour améliorer les performances en élévation limitées des réseaux du type 1D. Tels qu'ils sont utilisés dans le présent mémoire, ces termes ont la signification ci-après: 1,25D) l'ouverture en élévation est variable, mais la focalisation reste statique; 1,5D) l'ouverture en élévation, l'ombrage et la focalisation peuvent être modifiés de façon dynamique mais sont symétriques par rapport à l'axe longitudinal du réseau; 1,75D) la géométrie et la commande en élévation sont similaires à celles du réseau du type 1,5D

mais sans la contrainte de symétrie; et 2D) la géométrie et les per-

formances en élévation sont comparables à une focalisation et une commande d'orientation en azimut avec mise à longueur électronique complète. L'ouverture en élévation d'une sonde du type 1,25D augmen- te avec la portée mais la focalisation en élévation de cette ouverture

est statique et est déterminée principalement par une lentille mécani-

que à foyer fixe (ou avec foyers fixes). Les sondes du type 1,25D permettent d'obtenir des performances d'épaisseur de tranche, dans le champ proche et dans le champ lointain, sensiblement meilleures que celle des sondes du type 1D et n'exigent aucun canal supplémentaire de conformateur de faisceau du système. Les sondes du type 1,5D utilisent des canaux de conformateur supplémentaires pour obtenir une focalisation et une mise à longueur dynamiques en élévation. Les sondes du type 1, 5D permettent d'obtenir une résolution des détails comparable à celle des sondes du type 1,25D, ainsi qu'une résolution de contraste sensiblement meilleure que dans le cas de ces sondes du type 1,25D, particulièrement dans le champ médian et dans le champ

lointain. Les sondes du type 1,75D, grâce à une commande indépen-

dante des retards de conformation de faisceau pour tous les éléments de l'ouverture, permettent au conformateur de faisceau de compenser,

de façon adaptative, le manque d'homogénéité des vitesses de propaga-

tion dans le corps étudié (ou le manque d'uniformité dans le transduc-

teur ou système de formation d'image). En plus de cette commande adaptative de conformation de faisceau ou d'aberration de phase, les

sondes du type 1,75D peuvent aussi se prêter à une orientation de fais-

ceau limitée dans la direction de la hauteur ou élévation.

En assurant au moins une mise à longueur (1.25D) et peut-

être une conformation de faisceau dynamique (1,5D), une commande d'aberration de phase (1,75D) ou une commande d'orientation de faisceau (2D), les réseaux multirangées de transducteurs apportent une amélioration importante aux performances en élévation limitées des sondes du type 1D. Toutefois, du fait que le nombre d'éléments du transducteur est plus grand, le nombre de canaux dans le conformateur de faisceau ne s'élève pas dans la même proportion et la fonction du

multiplexeur est beaucoup plus importante.

Le brevet US N 5 520 187, bien que ne comprenant pas de commentaires sur les réseaux de transducteurs multirangées, décrit un

multiplexeur à usage souple qui se prête à différents états de multi-

plexeur pour des systèmes ayant des nombres différents de canaux de

conformateur de faisceau. Les états du multiplexeur peuvent être re-

programmés par le système d'imagerie à ultrasons, par exemple par

l'intermédiaire d'une interface série. Ces caractéristiques sont avanta-

geusement utilisées clans des multiplexeurs à réseaux multirangées,

tels que ceux décrits ci-après.

Le brevet US N 5 329 930 décrit un procédé de formation d'image par ouverture synthétique au moyen duquel on couple un nombre fini de canaux de conformateurs de faisceau du système par l'intermédiaire d'un muliplexeur à des sous-ensembles successifs d'un grand nombre d'éléments transducteurs. Pour chaque vecteur d'image désiré et pour chaque sous-ensemble des éléments transducteurs, un faisceau acoustique est émis, reçu et sommé de façon cohérente avec les données acoustiques provenant des autres sous-ensembles des éléments transducteurs. De cette façon, un conformateur de faisceau à N canaux peut atteindre la plupart des performances de résolution et de rapport signal/bruit susceptibles d'être obtenues à partir d'un transducteur à (M x N) éléments, cela bien qu'au prix de M cycles

d'émission-réception par vecteur d'image résultant (d'o le nom d'ima-

gerie 1-pour-M ou 1:M). Dans le brevet US N 5 329 930 mentionné cidessus, on discute du critère relatif au multiplexeur mais on ne divulgue aucune conception spécifique de ce dernier; Le multiplexeur décrit ci-après satisfait aux critères du brevet US 5 329 930 et est conçu pour se prêter à la conformation de faisceau de type 1I:M des

réseaux de transducteurs des types 1,5D et 1,75D.

Dans la présente invention, un conformateur de faisceau est couplé, par l'intermédiaire d'un multiplexeur, à un transducteur à

réseau multirangée comportant plus d'éléments électriquement indé-

pendants que le conformateur de faisceau ne comporte de canaux, afin

de procurer une sélection dynamique et une commande de conforma-

tion de faisceau d'ouvertures multirangées. Le multiplexeur permet de balayer l'ouverture active le long d'au moins un axe du réseau et

permet de faire varier électroniquement la forme de l'ouverture active.

Le multiplexeur supporte des ouvertures d'émission et de réception

appropriées pour une conformation de faisceau par ouverture synthéti-

que. De plus le multiplexeur contient relativement peu d'interrupteurs ou contacts de commutation, ce qui se traduit par une réduction des coûts et des dimensions. Pour minimiser l'atténuation des signaux, le multiplexeur est conçu pour ne jamais imposer deux ou plus de deux

interrupteurs en série le long d'un circuit d'acheminement de signal en-

tre un canal de conformateur de faisceau et un élément transducteur.

Dans un mode de réalisation préféré, le multiplexeur est de construc-

tion modulaire. Cette caractéristique permet d'effectuer facilement, à

partir d'un ensemble normalisé de composants, l'assemblage de multi-

plexeurs qui conviennent pour des réseaux de transducteurs compor-

tant différents nombres de rangées et de colonnes d'éléments.

En particulier, le multiplexeur destiné à un réseau de transducteurs multirangée est conçu de manière que les connexions entre les canaux du système et les éléments transducteurs obéissent aux règles de conception suivantes:

Règle 1. L'ordre et la longueur ou durée de cycle des attribu-

tions de canaux aux éléments sont les mêmes pour toutes les rangées.

Règle II. Les rangées de l'ouverture sont groupées par paires.

Les attributions de canaux dans une rangée de chaque paire sont déca-

lées par rapport aux attributions de l'autre rangée de la moitié de la

longueur de cycle.

Règle II Des paires de rangées peuvent aussi être groupées par quartes. Les attributions de canaux dans une paire de chaque quarte sont décalées, d'un quart de la longueur de cycle, par rapport

aux attributions de l'autre paire.

Règle IV. Si un élément quelconque est connecté, par l'inter-

médiaire d'interrupteurs, à deux canaux, alors les deux canaux connec-

tés à cet élément sont décalés de la moitié de la longueur de cycle.

La conception physique du multiplexeur est celle d'un plan-

support passif dans lequel peuvent être enfichées diverses cartes formant interrupteurs. Les connecteurs de cartes sont disposés en deux colonnes parallèles. Des traces formant conducteurs, s'étendant depuis

les canaux du système, sont réparties sur le plan-support; des conduc-

teurs coaxiaux s'étendant depuis les éléments transducteurs sont connectés aux cartes formant interrupteurs. La disposition des traces de canaux du système sur le plan-support est telle que la Règle IV puisse être satisfaite par des cartes-interrupteurs double-largeur qui

sont enfichées dans deux moitiés du plan-support.

D'une façon générale, le système d'imagerie à ultrasons selon l'invention comprend: un réseau de transducteurs comprenant des

première et deuxième rangées d'éléments transducteurs, chacune desdi-

tes première et deuxième rangées comprenant une multiplicité respec-

tive desdits éléments transducteurs; un conformateur de faisceau comprenant un nombre prédéterminé de canaux de conformateur de

faisceau pour former une longueur de cycle; des moyens de commuta-

tion pour multiplexer des données de formation d'image entre lesdites éléments transducteurs desdites première et deuxième rangées et

lesdits canaux de conformateur de faisceau; et des moyens de comman-

de pour configurer sélectivement lesdits moyens de commutation en réponse à la réception d'une instruction d'état de multiplexeur de

manière à établir des attributions de canaux de conformateur de fais-

ceau à des éléments transducteurs; dans lequel l'ordre et la longueur de cycle des attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs étant les mêmes pour lesdites première et deuxième rangées, et un premier ensemble d'attributions de canaux dans ladite première rangée étant décalé de la moitié de la longueur de cycle par rapport à un premier ensemble d'attributions de canaux dans

ladite deuxième rangée.

Ce système présente, en outre les caractéristiques ci-après prises isolément ou en combinaison:

- un deuxième ensemble d'attributions de canaux de confor-

mateur de faisceau à des éléments transducteurs pour ladite première rangée est décalé de la moitié de la longueur de cycle par rapport audit premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs pour ladite première rangée; - lesdits moyens de commutation comprennent des premier et deuxième interrupteurs, et en ce qu'un premier élément transducteur de

ladite première rangée d'éléments transducteurs est couplé sélective-

ment par l'intermédiaire des premier et deuxième interrupteurs aux

premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau, respective-

ment, lesdits premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau étant espacés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle; - ledit réseau de transducteurs comprend, en outre, des troisième et quatrième rangées d'éléments transducteurs, chacune des troisième et quatrième rangées comprenant une multiplicité respective desdits éléments transducteurs, et comprenant, en outre, des moyens de commutation destinés à multiplexer des données d'image entre lesdits éléments transducteurs desdites troisième et quatrième rangées et lesdits canaux de conformateur de faisceau, et en ce que l'ordre et la longueur de cycle des attributions de canaux de conformateur de faisceau aux éléments transducteurs sont les mêmes pour lesdites première à quatrième rangées, et un premier ensemble d'attributions de canaux dans ladite première rangée est décalé par rapport aux premiers ensembles respectifs d'attributions de canaux dans lesdites troisième et quatrième rangées d'un quart et de trois-quarts de la longueur de cycle, respectivement; - lesdits moyens de commutation comprennent des premier et deuxième interrupteurs et en ce qu'un premier élément transducteur de

ladite première rangée d'éléments transducteurs est couplé sélective-

ment, par l'intermédiaire desdits premier et deuxième interrupteurs,

aux premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau, respecti-

vement, lesdits premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau étant séparés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle; - il comprend, en outre, un plan-support de multiplexeur comprenant un premier connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à une premier ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau et un deuxième connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un deuxième ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau, lesdits premier et deuxième ensembles de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement, lesdits moyens de commutation

comprenant des première et deuxième cartes de multiplexeur connec-

tées respectivement auxdits premier et deuxième connecteurs, ladite première carte de multiplexeur comprenant un premier ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs audit premier ensemble de canaux de conformateur de faisceau et ladite deuxième

carte de multiplexeur comprenant un deuxième ensemble d'interrup-

teurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler ladite deuxième rangée d'éléments transducteurs audit deuxième ensemble de canaux de conformateur de faisceau; - il comprend, en outre, un plan- support de multiplexeur comprenant un premier connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un premier ensemble de canaux de conforma-

teur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau et un deuxième connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un deuxième ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement et lesdits premier et deuxième connecteurs, lesdits premier et deuxième ensembles de canaux de

conformateur de faisceau étant disposés bout-à-bout, et en ce que les-

dits moyens de commutation comprennent une carte de multiplexeur double largeur comportant une première partie connectée audit premier

connecteur et une deuxième partie connectée audit deuxième connec-

teur, ladite carte de multiplexeur comprenant un premier ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs audit premier

ensemble de canaux de conformateur de faisceau et un deuxième en-

semble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs audit deuxième ensemble de canaux de conformateur de faisceau; - lesdits moyens de commande comprennent un module de commande de multiplexeur fixé audit plan-support de multiplexeur et

des lignes de commande destinées à coupler ledit module de comman-

de de multiplexeur auxdites première et deuxième cartes de multi-

plexeur pour commander l'état des premier et deuxième ensembles d'interrupteurs.;

- ledit moyen de commande comprend un module de comman-

de de multiplexeur fixé audit plan-support de multiplexeur et des lignes de commande destinées à coupler ledit module de commande de multiplexeur auxdites première et deuxième cartes de multiplexeur

pour commander l'état desdits premier et deuxième ensembles d'inter-

rupteurs; - le plan-support de multiplexeur comprend, en outre, un

troisième connecteur comportant une multiplicité de connexions élec-

triques à un troisième ensemble de canaux de conformateur de faisceau

de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau et un qua-

trième connecteur comportant une multiplicité de connexions électri-

ques à un quatrième ensemble de canaux de conformateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau, lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième ensembles de canaux de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement, lesdits moyens de commutation comprenant, en outre, des troisième et quatrième cartes

de multiplexeur connectées, respectivement, auxdits troisième et qua-

trième connecteurs, ladite troisième carte de multiplexeur comprenant un troisième ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler une troisième rangée d'éléments transducteurs audit troisième ensemble de canaux de conlormateur de faisceau et ladite quatrième carte de multiplexeur comprenant un quatrième ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon

indépendante pour coupler une quatrième rangée d'éléments transduc-

teurs audit quatrième ensemble de canaux de conformateur de faisceau; - il comprend, en outre, un plan-support de multiplexeur comportant quatre quadrants, chacun desdits quadrants comprenant un premier connecteur comportant une première multiplicité de connexions électriques et un deuxième connecteur comportant une deuxième multiplicité de connexions électriques, lesdites première et deuxième multiplicités de connexions électriques de chaque quadrant étant couplées en parallèle à un ensemble respectif de canaux de

conformateur de faisceau, qui s'excluent mutuellement.

D'une façon générale, le procédé selon la présente invention pour mettre en oeuvre un système d'imagerie à ultrasons comportant un nombre prédéterminé de canaux de conformateur de faisceau et un réseau à deux rangées d'éléments transducteurs comprend les étapes consistant: à attribuer chaque élément transducteur des deux rangées

précitées à un canal respectif desdits canaux de conformateur de fais-

ceau, chaque attribution de canal de conformateur de faisceau à un élé-

ment transducteur étant assurée par une connexion respective compre-

nant un interrupteur pouvant être commandé sélectivement de manière à être ouvert ou fermé, l'ordre et la longueur de cycle des attributions du canal de conformateur de faisceau à un élément transducteur étant les mêmes pour chacune des deux rangées précitées, et un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des

éléments transducteurs pour une première desdites rangées étant déca-

lé de la moitié de la longueur de cycle par rapport à un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs pour la deuxième desdites rangées; et à fermer de façon sélective un nombre d'interrupteurs égal au nombre de canaux de conformateur de faisceau, les interrupteurs étant sélectionnés de manière qu'à chaque canal de conformateur de faisceau soit couplé

électriquement un élément de transducteur respectif.

En outre le procédé présente les caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison: - il comprend l'étape supplémentaire d'attribution d'au moins plusieurs éléments transducteurs des deux rangées précitées à des

deuxièmes canaux respectifs desdits canaux de conformateur de fais-

ceau, chaque deuxième attribution d'un canal de conformateur de fais-

ceau à un élément transducteur pour ladite première rangée étant déca-

lée de la moitié de la longueur de cycle par rapport à la première attri-

bution d'un canal de conformateur de faisceau audit élément transduc-

teur pour la première rangée;

- il comprend l'étape supplémentaire d'attribution d'un pre-

mier élément transducteur de ladite première rangée à des premier et deuxième canaux desdits canaux de conformation de faisceau, lesdits

premier et deuxième canaux desdits canaux de conformation de fais-

ceau étant séparés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle; lorsque ledit réseau de transducteurs comprend, en outre, des troisième et quatrième rangées d'éléments transducteurs,le procédé comprend encoure les étapes consistant à attribuer chaque élément

transducteur desdites troisième et quatrième rangées à un canal respec-

tif desdits canaux de conformateur de faisceau, chaque attribution de canal à un élément transducteur de troisième et quatrième rangée étant assurée par une connexion respective comprenant un interrupteur pouvant être commandé de façon sélective de manière à être ouvert ou fermé, l'ordre et la longueur de cycle des attributions du canal de conformateur de faisceau aux troisième et quatrième éléments transducteurs étant les mêmes pour chacune des première, deuxième, troisième et quatrième rangées, et un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs dans ladite première rangée étant décalé d'un quart de la longueur de cycle et de trois-quart de la longueur de cycle, respectivement, par rapport aux premiers ensembles respectifs d'attributions de canaux de conformateur de faisceau pour lesdites troisième et quatrième rangées; - il comprend l'étape supplémentaire consistant à attribuer

une premier élément transducteur de ladite première rangée à des pre-

mier et deuxième canaux desdits canaux de conformateur de faisceau, lesdits premier et deuxième canaux desdits canaux de conformateur de

faisceau étant séparés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle.

La carte-mère de multiplexeur selon la présente invention comprend despremier, deuxième, troisième et quatrième quadrants, chacun desdits quadrants comprenant une première prise femelle comportant une première multiplicité de connexions électriques et une deuxième prise femelle comportant une deuxième multiplicité de connexions électriques, lesdites première et deuxième multiplicités de

connexions électriques pour chaque quadrant étant effectuées en paral-

lèle avec ceux respectifs des quatre ensembles de canaux, lesdites

première et deuxième prises femelles dudit premier quadrant étant ali-

gnées respectivement avec lesdites première et deuxième prises femel-

les dudit troisième quadrant, et lesdites première et deuxième prises femelles dudit deuxième quadrant étant alignées respectivement avec lesdites première et deuxième prises femelles dudit quatrième quadrant. Cette carte-mère présente les caractéristiques ci-après prises isolément ou en combinaison: -elle comprend, en outre, des première et deuxième cartes de multiplexeur enfichées respectivement dans les première et deuxième prises femelle dudit premier quadrant;

- elle comprend, en outre, une carte de multiplexeur double-

largeur comportant une première partie enfichée dans la première pri-

se femelle dudit premier quadrant et une deuxième partie enfichée

dans la première prise femelle dudit troisième quadrant.

- elle comprend, en outre: une carte de multiplexeur enfichée dans la première prise femelle dudit premier quadrant, ladite carte de multiplexeur comportant une multiplicité d'interrupteurs pouvant être

commandés de façon sélective; un module de commande de multi-

plexeur; un ensemble de circuits destinés à coupler ledit module de

commande de multiplexeur à ladite carte de multiplexeur par l'inter-

médiaire de ladite première prise femelle dudit premier quadrant pour

commander l'état desdits interrupteurs de ladite carte de multiplexeur.

On va maintenant décrire de façon détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels:

la figure lA est un schéma synoptique d'un système d'image-

rie classique à ultrasons; la figure lB est un schéma synoptique d'un conformateur de faisceau typique à 128 canaux d'un système d'imagerie classique à ultrasons; la figure 2 est un schéma d'un agencement classique dans lequel un multiplexeur est couplé entre un ensemble de canaux de conformateur de faisceau et un réseau de transducteurs du type ID comportant un nombre d'éléments supérieur au nombre de canaux du conformateur de faisceau; la figure 3 est un schéma montrant un réseau de transducteurs

à 8 rangées sur 24 colonnes, connecté électriquement à un conforma-

teur de faisceau à 16 canaux pour une imagerie des types 1,25D et 1,5D selon un mode de réalisation préféré de l'invention.; la figure 4 est une représentation schématique des connexions électriques existant entre les canaux 0 et 8 d'un conformateur de faisceau, un multiplexeur, et des éléments transducteurs A-H de la colonne 0 du réseau représenté sur la figure 3;

la figure 5 est un schéma montrant la configuration de multi-

plexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 3 pour une ima-

gerie du type 1,25D. L'ouverture active est indiquée par une zone ombrée;

la figure 6 est un schéma montrant la configuration de multi-

plexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 3 pour une ima-

gerie du type 1,5D et une imagerie à ouverture synthétique du type 1:4. L'ouverture active intérieure est indiquée par la zone en pointillé accentué ou peu serré et par des hachures; la figure 7 est un schéma montrant un réseau de transducteurs à 6 rangées sur 24 colonnes, avec des connexions électriques à un conformateur de faisceau à 32 canaux destiné à une imagerie des types

1,25D et 1,75D selon un autre mode de réalisation préféré de l'inven-

tion;

la figure 8 est un schéma montrant la configuration de multi-

plexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 7 pour une ima-

gerie du type 1,25D. L'ouverture active est indiquée par la zone om-

brée;

la figure 9 est un schéma montrant la configuration de muli-

plexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 7 pour une ima-

gerie à 32 canaux du type 1,75D. Les ouvertures représentées à titre d'exemple sont indiquées par des zones en pointillé accentué et des zones en pointillé peu accentué, respectivement;

la figure 10 est un schéma montrant la configuration de mul-

tiplexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 7 pour une conformation de faisceau du type 1,75D et une imagerie à ouverture synthétique du type 1:3. L'ouverture intérieure active est indiquée par un pointillé accentué; d'autres ouvertures actives sont indiquée par un pointillé peu accentué et par des hachures; la figure 1l1A est un schéma synoptique illustrant une partie

d'un système d'imagerie à ultrasons comprenant un multiplexeur modu-

laire selon un mode de réalisation préféré de l'invention;

la figure 1 B est une représentation schématique du plan-

support ou carte-mère du multiplexeur selon l'invention; les figures 12A1 2C sont des représentations schématiques

montrant différents modes de réalisation préférés des cartes de multi-

plexeur que l'on enfiche dans des prises femelles de la carte-mère de

multiplexeur représentée sur la figure 1 lB.

La figure 1A représente un système d'imagerie à ultrasons comportant, en tant que sous-ensembles principaux: un dispositif de formation et mise en forme de faisceau appelé conformateur de faisceau 2, des processeurs 4 (comprenant un processeur séparé pour

chaque mode différent), un contrôleur 6 d'écran d'affichage/convertis-

seur de balayage et un noyau ou partie résidente 8 du système d'exploitation. La commande du système est centrée dans le noyau qui accepte des instructions d'entrée d'opérateur par l'intermédiaire d'une

interface 10 d'opérateur et, à son tour, commande les divers sous-

systèmes. Un contrôleur maître 12 remplit des fonctions de commande

de niveau de système en acceptant des instructions d'entrée en prove-

nance de l'opérateur, par l'intermédiaire d'une interface 10 d'opérateur,

ainsi que des changements d'état de système (par exemple des change-

ments de mode) et exécute des changements de système appropriés, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un séquenceur 16 de

commande de balayage. Une ligne omnibus 14 de commande de systè-

me sert d'interface entre le contrôleur maître 12 et les sous-systèmes.

Le séquenceur de commande de balayage 16 fournit des signaux de

commande en temps réel (fréquence de vecteur acoustique). au confor-

mateur de faisceau 2 (comprenant un générateur ou base de temps 23 de synchronisation de système), aux processeurs 4 et au convertisseur

* de balayage 6. Le séquenceur de commande de balayage est program-

mé par son ordinateur central (noyau 8) avec les séquences de vecteur et les options de synchronisation pour des acquisitions de trames ou images acoustiques, et envoie les paramètres de vecteurs définis par l'ordinateur central aux sous-systèmes par l'intermédiaire d'une ligne

omnibus 18 de commande de balayage.

Le cheminement principal des données commence avec des

signaux d'entrée analogiques RF (Radio Fréquence) jusqu'au conltr-

mateur de faisceau 2 depuis le transducteur à ultrasons 20. Le confor-

mateur de faisceau 2 fournit des données à un des processeurs 4, o les données sont traitées en fonction du mode d'acquisition. Les données traitées sont fournies, sous la forme de données vectorielles traitées (faisceau), au contrôleur 6 d'écran d'affichage/convertisseur de balayage qui convertit les données vectorielles traitées en signaux d'affichage vidéo destinés à l'image, ces signaux étant ensuite fournis

à un moniteur couleur 22.

La figure lB montre un système d'imagerie classique à ultra-

sons comprenant un réseau 24 de transducteurs, constitué d'une plura-

lité d'éléments transducteurs 26 commandés séparément, dont chacun desquels, quand il est excité par une forme d'onde ultrasonore pulsée

produite par un émetteur (non représenté), engendre une salve d'éner-

gie ultrasonore dirigée vers un objet en cours d'étude. L'énergie ultra-

sonore réfléchie vers le réseau 24 de transducteurs par l'objet en cours d'étude est convertie en un signal électrique par chaque élément

transducteur 26 et appliquée séparément au conformateur de faisceau 2.

Les signaux d'écho produits par chaque salve d'énergie ultra-

sonore sont réfléchis par des objets situés à des distances successives

le long du faisceau d'ultrasons. Les signaux d'écho sont détectés sépa-

rément par chaque élément transducteur 26 et l'amplitude du signal

d'écho à tout instant particulier représente la quantité d'énergie réflé-

chie à une distance spécifique. Toutefois, par suite des différences des trajets de propagation entre un volume d'échantillon dispersant les ultrasons et chaque élément transducteur 26, ces signaux d'écho ne

sont pas détectés simultanément et leurs amplitudes ne sont pas égales.

Le conformateur de faisceau 2 amplifie les signaux d'écho séparés, communique un retard approprié à chacun, et en fait la somme pour obtenir un signal d'écho unique qui indique de façon précise l'énergie ultrasonore totale réfléchie par le volume d'échantillon. Chaque canal 28 de conformateur de faisceau reçoit le signal d'écho analogique d'un

élément transducteur respectif 26.

Pour faire simultanément la somme des signaux électriques produits par les échos tombant sur chaque élément transducteur 26, des

retards sont introduits, par un contrôleur 30 de conformateur de fais-

ceau, dans chaque canal 28 de conformateur de faisceau séparé. Les retards de faisceau pour la réception sont les mêmes que pour l'émis- sion. Toutefois, le retard de chaque canal de conformateur de faisceau est modifié continuellement pendant la réception de l'écho alfin que soit obtenue une focalisation dynamique du faisceau reçu à la distance

à laquelle le signal d'écho émane. Les canaux de conformateur de fais-

ceau comportent aussi des circuits (non représentés) de mise à

longueur et de filtrage des impulsions reçues.

Les signaux entrant dans un sommateur 32 sont retardés de sorte que lorsque leur somme est effectuée avec des signaux retardés en provenance de chacun des autres canaux 28 de conformateur de faisceau, les signaux résultant de la sommation indiquent l'amplitude et la phase du signal d'écho réfléchi par un volume d'échantillon situé le long du faisceau dirigé. Un processeur ou détecteur 34 de signal convertit le signal reçu en données d'affichage. Dans le mode B

(échelle de gris), les données d'affichage seraient l'enveloppe du si-

gnal soumis à un certain traitement supplémentaire, tel qu'une com-

pression logarithmique et une accentuation des transitions. Le conver-

tisseur de balayage 6 (figure lA) reçoit les données d'affichage en provenance du détecteur 34 et convertit les données en l'image désirée en vue d'un affichage. En particulier, le convertisseur de balayage 6

convertit les données d'images acoustiques d'un format de secteur (R-

0) de coordonnées polaires ou format de réseau linéaire de coordon-

nées cartésiennes en données de pixels d'affichage de coordonnées car-

tésiennes mises à l'échelle de façon appropriée. Ces données acousti-

ques converties par balayage sont ensuite fournies au moniteur d'affi-

chage 22 qui affiche l'amplitude, variable dans le temps, de l'envelop-

pe du signal sous la forme d'une échelle de gris.

Un réseau typique linéaire ou convexe de transducteurs du type 1D et un multiplexeur sont représentés schématiquement sur la

figure 2. Le conformateur de faisceau 2 représenté comporte 128 ca-

naux mais le réseau 24 de transducteurs comporte beaucoup plus d'élé-

ments (de façon typique 192 à 256). Le multiplexeur 36 permet à n'im-

porte quel ensemble allant jusqu'à 128 éléments transducteurs contigus 26 d'être couplés simultanément aux canaux 28 de conformateur de faisceau par l'intermédiaire de câbles coaxiaux 38. Si on ferme les interrupteurs ou contacts de commutation couplés aux éléments trans- ducteurs 28 numérotés de O à 127, le conformateur de faisceau 2 se trouve couplé à l'extrémité gauche du réseau de transducteurs et des faisceaux focalisés d'ultrasons peuvent être émis et reçus de manière

que soient acquises des données relatives à la transition correspondan-

te de l'image. Comme le point d'origine des faisceaux ultrasonores successifs avance pas à pas, vers la droite, le long du réseau 24 de transducteurs, il devient avantageux de décaler l'ouverture active de manière que l'origine du faisceau d'ultrasons soit centrée dans cette dernière. Pour décaler d'un élément vers la droite l'ouverture depuis l'extrémité gauche du réseau, on ouvre l'interrupteur de multiplexeur

couplé à l'élément O et on ferme l'interrupteur couplé à l'élément 128.

Ceci a pour effet de décaler le canal O de conformateur de faisceau de l'extrémité gauche vers le côté droit de l'ouverture active, tandis que tous les autres canaux et éléments restent connectés comme avant. Les retards et autres paramètres de conformation de faisceau sont modifiés

par le logiciel de manière à correspondre au nouvel état du multi-

plexeur et de façon qu'un ou plusieurs vecteurs supplémentaires d'ima-

ge soient acquis. Ensuite, l'ouverture est avancée d'un pas supplémen-

taire vers la droite par ouverture de l'interrupteur couplé à l'élément 1 et par fermeture de l'interrupteur couplé à l'élément 129, ceci laissant

le multiplexeur 36 dans l'état représenté sur la figure 2. De cette ma-

nière, l'ouverture active peut être avancée pas à pas séquentiellement d'une extrémité à l'autre du réseau 24 de transducteurs. Dans une variante, on peut utiliser le même matériel de multiplexeur pour balayer l'ouverture active plus rapidement d'un côté à l'autre du réseau

par commutation de plusieurs éléments transducteurs chaque fois.

Dans certains modes de formation d'image, des ouvertures successives peuvent être sélectionnées de façon non séquentielle, par bonds en arrière et par bonds en avant entre les extrémités gauche et droite du

réseau de transducteurs.

Un multiplexeur pour une conformation de faisceau des types 1,25D et 1, 5D avec un réseau de transducteurs à 8 rangées sur 24 colonnes et un conformateur de faisceau de système à 16 canaux est représenté sur les figures 3-6. Toutes les ouvertures peuvent être explorées transversalement au faisceau de la même manière que le réseau et l'ouverture du type 1D représentés sur la figure 2. Les lettres (A-H) et les nombres (0-23) situés à la périphérie des figures 3, 5 et 6 désignent les rangées et les colonnes du réseau. Sur la figure 3, les nombres situés à l'intérieur de la matrice identifient les canaux (0-15) de conformateur de faisceau qui sont couplés, par l'intermédiaire des

interrupteurs du multiplexeur, à chaque élément transducteur.

La figure 4 montre les connexions électriques entre les canaux 0 et 8 de conformateur de faisceau, le multiplexeur 36 et les éléments transducteurs de la colonne 0 du réseau représenté sur la figure 3. Pour une imagerie des types 1,25D et 1,5D, les huit rangées d'éléments transducteurs sont couplées par paires, chaque paire étant symétrique par rapport à l'axe horizontal du réseau représenté sur la

figure 3.

La figure 5 montre la configuration de multiplexeur utilisée avec le réseau représenté sur la figure 4 pour une imagerie du type 1,25D. Dans chaque colonne du réseau, tous les éléments transducteurs

sont couplés au même canal de conformateur de faisceau du système.

La largeur de l'ouverture active (indiquée par ombrage en pointillé) est limitée par le nombre (par exemple 16) de canaux de conformateur de faisceau ou bien peut être augmentée M fois si on utilise une imagerie à ouverture synthétique du type 1:M. La hauteur de l'ouverture active peut être aussi petite que les deux rangées centrales ou aussi grande que la hauteur totale du réseau. La forme de l'ouverture peut être rectangulaire, comme représenté par le côté gauche de la région grisée en pointillé, ou arbitrairement (de façon typique convexe, à peu près elliptique, comme représenté par le côté droit de la région ombrée en pointillé). Les ouverture du type 1,5D représentées sur la figures 6 sont des exemples du large ensemble de formes d'ouverture que l'on peut obtenir avec cette configuration de câblage et de multiplexeur. En particulier, la figure 6 montre la configuration de multiplexeur pour une conformation de faisceau du type 1,5D et une imagerie à ouverture synthétique du type 1:4. L'ouverture intérieure (pointillé accentué) est utilisé seul dans le champ proche. Dans le champ médian et dans le champ lointain, les ouvertures environnantes (hachures inclinées à gauche (\\\), pointillé peu accentué, hachures inclinées à droite (///)) et on peut utiliser une imagerie à ouverture synthétique des types 1:2 à 1:4 pour maintenir un nombre f faible, un foyer net et une résolution élevée.

Conformément aux règles de conception mentionnées précé-

demment, les attributions canaux/éléments, représentées sur la figure 3, augmentent de la gauche vers la droite dans toutes les rangées. La longueur de cycle est 16, égale au nombre de canaux de conformateur

de faisceau du système. Dans la configuration du type 1,5D de la figu-

re 6, les attributions de canaux dans les rangées A et C sont décalées par rapport à celles des rangées B et D de la moitié d'une longueur de cycle, c'est-à-dire de 8 canaux. Ceci permet d'apparier différentes

rangées quand on décide de la taille et de la forme des ouvertures acti-

ves, par exemple les rangées centrales C et D des paires d'ouvertures à 16 canaux (pointillé accentué). La forme de cette ouverture peut être n'importe laquelle allant de 0 élément dans la rangée C et de 16 dans la rangée D jusqu'à 8 éléments dans chaque rangée (l'utilisation de

plus d'éléments dans la rangée C que dans la rangée D est aussi possi-

ble, mais aurait un effet nuisible sur la qualité du faisceau acousti-

que). Dans le cas de l'ouverture du type 1:2 à hachures inclinées vers la gauche (\\\), les rangées A et D sont appariées et les rangées B et C forment une deuxième paire. Dans le cas de l'ouverture du type 1:3 à pointillé peu accentué, c'est-à-dire moins grisé, les rangées A et B

sont appariées et les rangées C et D sont fixées à 16 éléments chacune.

Enfin, dans le cas de l'ouverture du type 1:4 à hachures inclinées vers la droite (///), la rangée A est appariée avec la rangée C et la rangée B avec la rangée D. Ces appariements, et les formes d'ouverture de type

1,5D possibles résultantes sont résumés dans le tableau 1.

Dans le tableau 1, le nombre de canaux de conformateur de faisceau du système est représenté par N. Les symboles h, i, j, k, 1, m représentent des nombres entiers choisis arbitrairement, dont chacun peut prendre n'importe quelle valeur comprise entre 0 et N/2. Les valeurs numériques associées à chaque symbole, pour les ouvertures du type 1,5D représentées sur la figure 6, sont énumérées dans la sixième colonne du tableau 1. On comprendra que, tandis que les figu- res 3 à 6 représentent un réseau de transducteurs à 8 rangées sur 24

colonnes et un conformateur de faisceau à 16 canaux, les même princi-

pes de conception sont valables pour des conformateurs de faisceau à 64 ou 128 canaux et des réseaux comportant 6, 8 ou plus de 8 rangées

et 128, 192 ou plus de 192 colonnes d'éléments.

TABLEAU 1

Eléments par rangée Figure 6 Nombre total Ouverture Figure 6 A+H B+G C+ F D+E (N=16) d'éléments synthétique Pointillé accentué 0 0 m N-m m=6 N _ _\\\ k t N=t N-k k-2, t=4 2N 1:2 Pointillé peu accentué j N-j N N j=6 3N 1:3 /// N-h N-j N+h N+j h=j=2 4N 1:4 Pour une performance optimum dans un imagerie à ouverture

synthétique du type 1:M, il peut être souhaitable d'utiliser une ouver-

ture du type 1,25D (figure 5) à l'émission et une ouverture du type

1,5D (figure 6) à la réception. L'ouverture du type 1,25D peut présen-

ter une commande plus faible que la commande optimale de faisceau en élévation mais peut délivrer une puissance acoustique beaucoup plus grande en ce qui concerne la pénétration et le rapport signal/bruit que ne le permet une petite ouverture du type 1,5D à N éléments. Lors d'une réception, un traitement par ouverture synthétique du type I:M permet d'obtenir la sensibilité et la résolution totales d'une ouverture

du type 1,5D à M x N éléments. Dans le cas de ce mode de fonction-

nement, un multiplexeur qui se prête à la fois à un fonctionnement du type 1,25D et du type 1,5D et qui peut effectuer instantanément une

commutation entre les deux configurations est essentiel.

Un multiplexeur pour un conformation de faisceau des types 1,25D et 1, 75D avec un réseau de transducteurs à 6 rangées sur 24 colonnes et avec un conformateur de faisceau de système à 32 canaux est représenté sur les figures 7-10. Des ouvertures à une seule rangée sur la largeur totale du réseau et des ouvertures du type 1,5D à trois rangées avec jusqu'à N/2 = 16 éléments par rangée, bien que cela ne

soit pas représenté sur les dessins, sont aussi possibles avec le multi-

plexeur représenté sur la figure 7. Du fait que ce réseau ne présente pas de symétrie câblée en élévation, le multiplexeur est conçu de manière que toutes les ouvertures puissent être explorées, c'est-à-dire

balayées, d'une extrémité à l'autre du réseau à la fois en azimut (hori-

zontal) et en élévation (vertical). Les lettres (A-F) et les nombres (0-

23) se trouvant sur la périphérie de la figure 7 désignent les rangées et

les colonnes du réseau. Les nombres figurant dans la matrice identi-

fient les canaux (0-31) du conformateur de faisceau qui sont couplés,

par l'intermédiaire des interrupteurs du multiplexeur, à chaque élé-

ment transducteur. Chaque élément transducteur est couplé de façon indépendante à un ou deux interrupteurs de multiplexeur. Il n'est pas obligatoire que les ouvertures actives ou que la conformation du soient

symétriques par rapport à l'axe horizontal du réseau.

La figure 8 représente une configuration de multiplexeur pour une imagerie du type 1,25D. Dans chaque colonne du réseau, tous les éléments sont connectés à l'un ou l'autre canal d'une paire de canaux de système qui sont programmés avec des paramètres de conformation

de faisceau identiques. Du fait de cet appariement, le nombre maxi-

mum d'éléments dans n'importe quelle rangée de l'ouverture active (en pointillé) est égal à la moitié du nombre de canaux du système (ici, N/2 = 16). Cette largeur active peut être augmentée M fois si on utilise une imagerie à ouverture synthétique du type I:M. La hauteur de l'ouverture active peut être aussi petite qu'une seule rangée ou aussi grande que la hauteur totale du réseau. La forme de l'ouverture peut être rectangulaire, comme représenté par le côté droit de la région en pointillé, ou fixée arbitrairement (de façon typique convexe, à peu près elliptique, comme représenté par le côté gauche de la région en

pointillé).

La figure 9 montre un exemple d'ouvertures pour une image-

rie du type 1,75D à 32 canaux. Les ouvertures possibles comportent m, N/2 -m, N/2 - 1, 1 éléments par rangée. Sur la figure 9, N = 32, m =1 =8 pour l'ouverture fortement grisée (pointillé accentué), et m = 1 =5 pour l'ouverture faiblement grisée (pointillé peu accentué). Du fait d'une absence de symétrie en élévation dans le type câblé, toutes les ouvertures peuvent être balayées à la fois en azimut (horizontal) et en

élévation (vertical). Dans chaque ouverture, seuls ceux des interrup-

teurs de multiplexeur qui sont fermés ont été représentés. Une liste de toutes le connexions de canaux possibles pour tous les éléments est

représentée sur la figure 7.

La figure 10 montre une configuration de multiplexeur pour

une conformation de faisceau du type 1,75D et une imagerie à ouver-

ture synthétique du type 1:3. L'ouverture intérieure (pointillé accen-

tué) est utilisée seule dans le champ proche. Dans le champ médian et

dans le champ lointain, les ouvertures environnantes (hachures incli-

née à droite (///); pointillé peu accentué) et on peut utiliser une image-

rie à ouverture synthétique des types 1:2 ou 1:3 pour maintenir un

faible nombre f, un foyer net et une résolution élevée.

Conformément aux règles de conception, les attributions ca-

naux/éléments représentées sur la figure 7 augmentent de la gauche vers la droite dans toutes les rangées (Règle I). La longueur de cycle principale est 32, égale au nombre de canaux de conformateur de faisceau du système. Les connexions de canaux secondaires à certains des éléments de chaque rangée sont décalées par rapport aux connexions de canaux principales de la moitié d'une longueur de cycle (Règle IV), ce qui permet à n'importe lesquelles des rangées A, C et E d'être appariées mutuellement (Règle II), aussi bien que n'importe lesquelles des rangées B, D et F. Les attributions de canaux dans les rangées A, C et E sont décalées par rapport à celles dans les rangées B, D et F d'un quart d'une longueur de cycle (Règle III), ce qui permet la création d'ouvertures du type 1,75D à 4 rangées et à 32 éléments

qui peuvent être balayées à la fois en azimut et en élévation (voir figu-

re 9).

Le tableau 2 résume les formes d'ouverture synthétique du

type 1:3 et d'ouverture du type 1,75D représentées sur la figure 10.

Dans le tableau 2, le nombre de canaux de conformateur de faisceau du

système est représenté par N. Le symbole M représente un nombre en-

tier choisi arbitrairement, ayant une valeur comprise entre 0 et N/2.

Les valeurs numériques associées à N et à m pour les ouvertures du type 1,75D représentées sur la figure 10 sont énumérées dans la cinquième colonne du tableau 2. D'autres ouvertures, comprenant M x N éléments pour une imagerie du type 1:M avec M < 4 et l'ouverture entière pour M = 5 sont aussi possibles. On comprendra que, tandis que les figures 7représentent un réseau de transducteurs à 6 rangées et 24 colonnes et un conformateur de faisceau à 32 canaux, les mêmes principes de conception sont valables pour les conformateurs de faisceau à 64 ou 128 canaux et pour des réseaux à 6, 8 ou plus de 8

rangées et à 128, 192 ou plus de 192 colonnes d'éléments.

TABLEAU2

Eléments par rangée Figure 10 Nombre total Ouverture Figure 10 A,F B,E C,D (N=32) d'éléments synthétique accentué 6,CDmSdehlu4 accentué 0 m N/2-m m=6 N I// m N/2-m N/2 2N 1:2 N/2-m N/2 N/2 3N-2m 1:3 peu serré La conceptionde matériel modulaire qui rend possible toutes les configurations de multiplexeur décrites ci-dessus est représentée sur les figures 11A, 1 lB et 12A-12C. La configuration représentée est

destinée à un conformateur de faisceau à 128 canaux. Comme repré-

senté sur la figure 1l1A, un connecteur 40 de la console du système est

divisé en quadrants, les connexions pour les 128 canaux du conforma-

teur de faisceau 2 étant parmi les quadrants comme représenté. Le multiplexeur est commandé par un paramètre, appelé MUX State, qui est transmis par un contrôleur maître 12 à des lignes de commande du connecteur 40 de la console du système. Le paramètre MUX State est

généré en conformité avec un programme de commande de multi-

plexeur de transducteurs qui est stocké dans le contrôleur maître.

Le plan-support ou carte mère 42 de multiplexeur, représenté sur la figure 1 lB, supporte le connecteur 40 de console de système (figure 11A). Chaque quadrant du plan-support ainsi fixé au connec- teur 40 de la console contient deux ou plus de deux (ici quatre)

connecteurs identiques, telles que des prises femelles 44, pour des car-

tes 46 de multiplexeur (figure 11A) reliées en parallèle mutuellement

ainsi qu'au quadrant correspondant du connecteur 40 de console. L'at-

tribution des canaux de conformateur de système aux quadrants du connecteur de console et au plan-support de multiplexeur ainsi que les

emplacements des prises femelles de carte de multiplexeur le plan-

support sont conçues de manière que les prises femelles, qui sont ali-

gnées bout à bout, soient couplées aux canaux de conformateur de

faisceau qui diffèrent de la moitié de la longueur de cycle de multi-

plexeur (ici de 128/2 = 64). La carte 48 de commande de multiplexeur est couplée aux lignes de commande du connecteur de console et aux lignes de commande séparées (non en parallèle) menant à chaque fiche femelle de carte de multiplexeur. La carte de commande 48 reçoit une instruction MUX State en provenance du contrôleur maître et utilise des données stockées dans une mémoire interne 50 (ROM ou

EEPROM) (mémoire morte ou mémoire morte programmable et effaça-

ble électriquement), représentée sur la figure 1 1A, pour placer chaque interrupteur de chaque carte 46 de multiplexeur sur la position ouverte

ou sur la position fermée exigée pour l'état commandé du multi-

plexeur. Les figures 12A-12C montrent divers modes de réalisation préférés des cartes de multiplexeur que l'on enfiche dans les prises femelles de la carte-mère de multiplexeur représentée sur la figure

lB. Chaque carte contient un ensemble d'interrupteurs 52 contrôla-

bles individuellement, qui peuvent connecter des câbles coaxiaux 54,

s'étendant depuis des éléments transducteurs, à des canaux de confor-

mateur de faisceau du système par l'intermédiaire d'un connecteur 56

que l'on enfiche dans une prise femelle du plan-support de multi-

plexeur. La figure 12A montre une carte basse-densité 46a de multi-

plexeur, destinée à connecter 32 câbles coaxiaux à 32 canaux du systè-

me. La figure 12B montre une carte haute-densité 46b de multiplexeur, destinée à connecter 64 câbles coaxiaux à 32 canaux de conformateur de faisceau. Ceci est équivalent, tout en étant plus compact, à deux cartes basse-densité 32:32 de multiplexeur, enfichées dans des prises femelles adjacentes se trouvant dans le même quadrant du plan-support de multiplexeur. La figure 12C montre une carte haute-densité 46c de multiplexeur, destinée à connecter 64 câbles coaxiaux à 64 canaux de système. La carte 46c utilise deux connecteurs 56 dont un est enfiché

dans une prise femelle se trouvant dans un des quadrants de la carte-

mère et dont l'autre est enfiché dans une prise femelle du quadrant latéralement adjacent. Quand elle est enfichée dans le plan-support de

multiplexeur, la carte 46c permet à chaque conducteur coaxial (c'est-à-

dire pour chaque élément transducteur respectif) connecté à cette carte d'être couplé à l'un ou l'autre de deux canaux de conformateur de

canaux qui diffèrent de la moitié de la longueur d'un cycle (en satis-

faisant ainsi à la règle IV).

Les modes de réalisation ont été donnés uniquement à titre illustratif. Des variantes et des modifications apparaîtront facilement à

l'homme de métier dans le cadre de la présente invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Système d'imagerie à ultrasons caractérisé en ce qu'il comprend: un réseau de transducteurs comprenant des première et deuxième rangées d'éléments transducteurs, chacune desdites première et deuxième rangées comprenant une multiplicité respective desdits éléments transducteurs;

un conformateur de faisceau comprenant un nombre prédéter-

miné de canaux de conformateur de faisceau pour former une longueur de cycle; des moyens de commutation pour multiplexer des données de formation d'image entre lesdites éléments transducteurs desdites première et deuxième rangées et lesdits canaux de conformateur de faisceau; et des moyens de commande pour configurer sélectivement lesdits moyens de commutation en réponse à la réception d'une instruction d'état de multiplexeur de manière à établir des attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs; dans lequel l'ordre et la longueur de cycle des attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs étant les mêmes pour lesdites première et deuxième rangées, et un premier ensemble d'attributions de canaux dans ladite première rangée étant décalé de la moitié de la longueur de cycle par rapport à un premier

ensemble d'attributions de canaux dans ladite deuxième rangée.

2. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs pour ladite première rangée est décalé de la moitié de la longueur de cycle par

rapport audit premier ensemble d'attributions de canaux de conforma-

teur de faisceau à des éléments transducteurs pour ladite première

rangée.

3. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comprennent des premier et deuxième interrupteurs, et en ce qu'un premier élément transducteur de ladite première rangée d'éléments transducteurs est couplé sélectivement par l'intermédiaire des premier et deuxième

interrupteurs aux premier et deuxième canaux de conformateur de fais-

ceau, respectivement, lesdits premier et deuxième canaux de confor-

mateur de faisceau étant espacés l'un de l'autre de la moitié de la

longueur de cycle.

4. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réseau de transducteurs comprend, en outre, des troisième et quatrième rangées d'éléments transducteurs, chacune des troisième et quatrième rangées comprenant une multiplicité respective desdits éléments transducteurs, et comprenant, en outre, des moyens de commutation destinés à multiplexer des données d'image entre lesdits éléments transducteurs desdites troisième et quatrième rangées et lesdits canaux de conformateur de faisceau, et en ce que

l'ordre et la longueur de cycle des attributions de canaux de conforma-

teur de faisceau aux éléments transducteurs sont les mêmes pour lesdi-

tes première à quatrième rangées, et un premier ensemble d'attribu-

tions de canaux dans ladite première rangée est décalé par rapport aux premiers ensembles respectifs d'attributions de canaux dans lesdites troisième et quatrième rangées d'un quart et de trois-quarts de la

longueur de cycle, respectivement.

5. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comprennent des premier et deuxième interrupteurs et en ce qu'un premier élément transducteur de ladite première rangée d'éléments transducteurs est couplé sélectivement, par l'intermédiaire desdits premier et deuxième interrupteurs, aux premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau, respectivement, lesdits premier et deuxième canaux de conformateur de faisceau étant séparés l'un de l'autre de la moitié de

la longueur de cycle.

6. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1,

caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un plan-support de multi-

plexeur comprenant un premier connecteur comportant une multiplicité de connexions électriques à une premier ensemble de canaux de

conformateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de confor-

mateur de faisceau et un deuxième connecteur comportant une multi-

plicité de connexions électriques à un deuxième ensemble de canaux de conformateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau, lesdits premier et deuxième ensembles de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement, lesdits moyens de

commutation comprenant des première et deuxième cartes de multi-

plexeur connectées respectivement auxdits premier et deuxième

connecteurs, ladite première carte de multiplexeur comprenant un pre-

mier ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indé-

pendante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs

audit premier ensemble de canaux de conformateur de faisceau et ladi-

te deuxième carte de multiplexeur comprenant un deuxième ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour

coupler ladite deuxième rangée d'éléments transducteurs audit deuxiè-

me ensemble de canaux de conformateur de faisceau.

7. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 2,

caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un plan-support de multi-

plexeur comprenant un premier connecteur comportant une multiplicité

de connexions électriques à un premier ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau et un deuxième connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un deuxième ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement et lesdits premier et deuxième connecteurs, lesdits premier et deuxième ensembles de canaux de

conformateur de faisceau étant disposés bout-à-bout, et en ce que les-

dits moyens de commutation comprennent une carte de multiplexeur double largeur comportant une première partie connectée audit premier

connecteur et une deuxième partie connectée audit deuxième connec-

teur, ladite carte de multiplexeur comprenant un premier ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs audit premier ensemble de canaux de conformateur de faisceau et un deuxième

ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépen-

dante pour coupler ladite première rangée d'éléments transducteurs

audit deuxième ensemble de canaux de conformateur de faisceau.

8. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comprennent un

module de commande de multiplexeur fixé audit plan-support de multi-

plexeur et des lignes de commande destinées à coupler ledit module de commande de multiplexeur auxdites première et deuxième cartes de

multiplexeur pour commander l'état des premier et deuxième ensem-

bles d'interrupteurs.

9. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen de commande comprend un module de commande de multiplexeur fixé audit plan-support de multiplexeur et des lignes de commande destinées à coupler ledit module de commande de multiplexeur auxdites première et deuxième cartes de multiplexeur pour commander l'état desdits premier et deuxième

ensembles d'interrupteurs.

10. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce que le plan-support de multiplexeur comprend, en outre, un troisième connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un troisième ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau et un quatrième connecteur comportant une multiplicité de

connexions électriques à un quatrième ensemble de canaux de confor-

mateur de faisceau de ladite multiplicité de canaux de conformateur

de faisceau, lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième ensem-

bles de canaux de conformateur de faisceau s'excluant mutuellement, lesdits moyens de commutation comprenant, en outre, des troisième et quatrième cartes de multiplexeur connectées, respectivement, auxdits

troisième et quatrième connecteurs, ladite troisième carte de multi-

plexeur comprenant un troisième ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler une troisième rangée d'éléments transducteurs audit troisième ensemble de canaux de conformateur de faisceau et ladite quatrième carte de multiplexeur comprenant un quatrième ensemble d'interrupteurs pouvant être commandés de façon indépendante pour coupler une quatrième rangée d'éléments transducteurs audit quatrième ensemble de canaux de

conformateur de faisceau.

11. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1,

caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un plan-support de multi-

plexeur comportant quatre quadrants, chacun desdits quadrants com-

prenant un premier connecteur comportant une première multiplicité de connexions électriques et un deuxième connecteur comportant une deuxième multiplicité de connexions électriques, lesdites première et deuxième multiplicités de connexions électriques de chaque quadrant étant couplées en parallèle à un ensemble respectif de canaux de

conformateur de faisceau, qui s'excluent mutuellement.

12. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une carte-mère de multiplexeur comprenant des premier, deuxième, troisième et quatrième quadrants,

chacun desdits quadrants comprenant une première prise femelle com-

portant une première multiplicité de connexions électriques et une deuxième prise femelle comportant une deuxième multiplicité de connexions électriques, lesdites première et deuxième multiplicités de

connexions électriques pour chaque quadrant étant effectuées en paral-

lèle avec ceux respectifs des quatre ensembles de canaux, lesdites

première et deuxième prises femelles dudit premier quadrant étant ali-

gnées respectivement avec lesdites première et deuxième prises femel-

les dudit troisième quadrant, et lesdites première et deuxième prises femelles dudit deuxième quadrant étant alignées respectivement avec

lesdites première et deuxième prises femelles dudit quatrième qua-

drant.

13. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 12,

caractérisé en ce que la carte-mère de multiplexeur comprend, en ou-

tre, des première et deuxième cartes de multiplexeur enfichées respec-

tivement dans les première et deuxième prises femelle dudit premier

quadrant.

14. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 12,

caractérisé en ce que la carte-mère de multiplexeur comprend, en ou-

tre, une carte de multiplexeur double-largeur comportant une premiè-

re partie enfichée dans la première prise femelle dudit premier qua-

drant et une deuxième partie enfichée dans la première prise femelle

dudit troisième quadrant.

15. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 12,

caractérisé en ce que la carte-mère de multiplexeur comprend, en ou-

tre: une carte de multiplexeur enfichée dans la première prise femelle dudit premier quadrant, ladite carte de multiplexeur comportant

une multiplicité d'interrupteurs pouvant être commandés de façon sélecti-

ve; un module de commande de multiplexeur; et un ensemble de circuits destinés à coupler ledit module de

commande de multiplexeur à ladite carte de multiplexeur par l'inter-

médiaire de ladite première prise femelle dudit premier quadrant pour

commander l'état desdits interrupteurs de ladite carte de multiplexeur.

16. Procédé pour mettre en oeuvre un système d'imagerie à

ultrasons comportant un nombre prédéterminé de canaux de conforma-

teur de faisceau et un réseau à deux rangées d'éléments transducteurs comprenant les étapes consistant: à attribuer chaque élément transducteur des deux rangées précitées à un canal respectif desdits canaux de conformateur de faisceau, chaque attribution de canal de conformateur de faisceau à un élément transducteur étant assurée par une connexion respective comprenant un interrupteur pouvant être commandé sélectivement de manière à être ouvert ou fermé, l'ordre et la longueur de cycle des attributions du canal de conformateur de faisceau à un élément transducteur étant les mêmes pour chacune des deux rangées précitées et un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs pour une première desdites rangées étant décalé de la moitié de la longueur de cycle par rapport à un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de

faisceau à des éléments transducteurs pour la deuxième desdites ran-

gées; et à fermer de façon sélective un nombre d'interrupteurs égal au nombre de canaux de conformateur de faisceau, les interrupteurs étant sélectionnés de manière qu'à chaque canal de conformateur de faisceau

soit couplé électriquement un élément de transducteur respectif.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire d'attribution d'au moins plusieurs éléments transducteurs des deux rangées précitées à des deuxièmes canaux respectifs desdits canaux de conformateur de faisceau, chaque deuxième attribution d'un canal de conformateur de faisceau à un élé- ment transducteur pour ladite première rangée étant décalée de la moitié de la longueur de cycle par rapport à la première attribution d'un canal de conformateur de faisceau audit élément transducteur

pour la première rangée.

18. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire d'attribution d'un premier élément transducteur de ladite première rangée à des premier et deuxième canaux desdits canaux de conformation de faisceau, lesdits premier et

deuxième canaux desdits canaux de conformation de faisceau étant sé-

parés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle.

19. Procédé selon la revendication 16, ledit réseau de transducteurs comprenant, en outre, des troisième et quatrième rangées d'éléments transducteurs, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, les étapes consistant à attribuer chaque élément

transducteur desdites troisième et quatrième rangées à un canal respec-

tif desdits canaux de conformateur de faisceau, chaque attribution de canal à un élément transducteur de troisième et quatrième rangée étant

assurée par une connexion respective comprenant un interrupteur pou-

vant être commandé de façon sélective de manière à être ouvert ou fermé, l'ordre et la longueur de cycle des attributions du canal de conformateur de faisceau aux troisième et quatrième éléments transducteurs étant les mêmes pour chacune des première, deuxième, troisième et quatrième rangées, et un premier ensemble d'attributions de canaux de conformateur de faisceau à des éléments transducteurs dans ladite première rangée étant décalé d'un quart de la longueur de cycle et de trois-quart de la longueur de cycle, respectivement, par rapport aux premiers ensembles respectifs d'attributions de canaux de

conformateur de faisceau pour lesdites troisième et quatrième rangées.

20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire consistant à attribuer une premier élément transducteur de ladite première rangée à des premier et deuxième canaux desdits canaux de conformateur de faisceau, lesdits premier et deuxième canaux desdits canaux de conformateur de

faisceau étant séparés l'un de l'autre de la moitié de la longueur de cycle.