FR2763166A1 - Reseau de transducteurs a ultrasons et systeme d'imagerie utilisant un tel reseau - Google Patents

Reseau de transducteurs a ultrasons et systeme d'imagerie utilisant un tel reseau Download PDF

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Abstract

Ce réseau de transducteurs à ultrasons comprend une première multiplicité de transducteurs dans une rangée centrale (12a), une deuxième multiplicité de transducteurs dans une première rangée extérieure (12d), et une troisième multiplicité de transducteurs dans une deuxième rangée extérieure (12e), une première multiplicité de conducteurs (26) connectés respectivement à ladite première multiplicité de transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs (30) connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités de transducteurs, chacun des éléments transducteurs de ladite première multiplicité de transducteurs ayant une superficie prédéterminée et chaque paire desdites deuxième et troisième multiplicités de transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite deuxième multiplicité de conducteurs ayant une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée.

Description

Réseau de transducteurs à ultrasons et système d'imagerie utilisant un tel réseau.
La présente invention concerne les systèmes d'imagerie médicale à ultrasons comportant un réseau multirangée de transducteurs à ultrasons. En particulier, l'invention concerne des réseaux multirangées de transducteurs à ultrasons qui peuvent être orientés en azimut mais non pas en élévation ou site.
Les systèmes d'imagerie classiques à ultrasons comprennent un réseau de transducteurs à ultrasons que l'on utilise pour transmettre un faisceau d'ultrasons et qui reçoivent ensuite le faisceau réfléchi par l'objet que l'on étudie. Pour former une image par ultrasons, un réseau monodimensionnel comporte, de façon classique, une multiplicité de transducteurs disposés suivant une ligne et commandés avec des tensions séparées. En sélectionnant le retard (ou phase) et l'amplitude des tensions appliquées, on peut commander les transducteurs individuels de manière qu'ils produisent des ondes ultrasonores se combinant pour former une onde ultrasonore nette qui se déplace le long d'une direction vectorielle préférée et qui est focalisée en un point sélectionné le long du faisceau. On peut utiliser des impulsions de déclenchement ou d'excitation multiples pour acquérir des données représentant les mêmes informations anatomiques. On peut modifier les paramètres de conformation de faisceau de chacune des impulsions de déclenchement pour obtenir une variation dans la focalisation maximale ou bien modifier de toute autre manière le contenu des données reçues pour chaque impulsion de déclenchement, par exemple cn transmettant des faisceaux successifs le long de la mcme lignc dc 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 le faisceau avec son foyer dans un plan pour balayer l'objet.
Les mêmes principes sont valables quand on utilise le réseau de transducteurs pour recevoir le son réfléchi (mode récepteur). Les tensions produites au niveau des transducteurs de réception sont sommées afin que le signal net soit indicatif de l'ultrason réfléchi en un seul foyer de l'objet. Comme dans le cas du mode transmission, on obtient cette réception focalisée de l'énergie ultrasonore en affectant un un temps de retard (et/ou un déphasage) et un gain distincts au signal en provenance de chaque transducteur de réception.
En se référant à la figure 1, on voit qu'un réseau classique d'imagerie à ultrasons comprend un réseau 10 de transducteurs, constitué d'une pluralité d'éléments transducteurs 12 commandés séparément et dont chacun produit une salve d'énergie ultrasonore quand il est excité par une forme d'onde pulsée produite par un émetteur (non représenté). L'énergie ultrasonore renvoyée au réseau 10 de transducteurs par l'objet que l'on étudie est convertie en un signal électrique par chaque élément transducteur de réception 12 et appliquée séparément à un circuit 14 de mise en forme ou formation de faisceau que l'on appellera plus simplement ci-après le conformateur de faisceau.
Les signaux d'écho produits par chaque salve d'énergie d'ultrasons sont renvoyés par les objets situés à des distances successives le long du faisceau d'ultrasons. Les signaux d'échos sont détectés séparément par chaque élément transducteur 12 et l'amplitude du signal d'écho en un point particulier dans le temps représente la quantité de réflexion se produisant à une distance spécifique. Toute fois, en raison des différences dans les trajets de propagation entre un volume dispersant les ultrasons et chaque élément transducteur 12, ces signaux d'écho ne sont pas détectés simultanément et leurs amplitudes ne sont pas égales. Le conformateur de faisceau 14 amplifie les signaux d'écho séparés, attribue le retard approprié à chacun de ceuxci, et en fait la somme pour fournir un seul signal d'écho qui indique de façon précise l'énergie ultrasonore totale réfléchie par le volume d'échantillon. Chaque canal 16 de conformateur de faisceau reçoit le signal d'écho analogique arrivant d'un élément transducteur respectif 12.
Pour faire simultanément la somme des signaux électriques produits par les échos tombant sur chaque élément transducteur 12, on introduit des temps de retard dans chaque canal séparé 16 de conformateur de faisceau à l'aide d'un circuit 22 de commande de conformateur de faisceau. Les temps de retard de faisceau pour la réception sont les mêmes temps de retard que les temps de retard d'émission. Toutefois, le retard de chaque canal de conformateur de faisceau est modifié continuellement pendant la réception de l'écho pour assurer une focalisation dynamique du faisceau reçu, à la distance depuis laquelle émane le signal d'écho. Les canaux de conformateur de faisceau comportent aussi des circuits (non représentés) servant à la mise à longueur et au filtrage des impulsions reçues.
Les signaux entrant dans le circuit de sommation 18 sont retardés de manière que, lorsqu'ils sont sommés avec les signaux retardés provenant des autres canaux 16 de circuit de conformateur de faisceau, les signaux sommés indiquent l'amplitude et la phase du signal d'écho renvoyé par un volume d'échantillon situé le long du faisceau dirigé. Un circuit 20 de traitement ou détection de signaux convertit le signal reçu en données d'affichage. Dans le mode B (échelle des gris), ces données seraient l'enveloppe du signal après un certain traitement supplémentaire, tel qu'une accentuation des transitions ou des bords et une compression logarithmique. Le convertisseur de balayage 6 reçoit les données d'affichage arrivant du détecteur 2() et convertit ces données en image voulue pour un affichage. En particulier, le convertisseur de balayage 6 convertit les données d'image acoustique d'un format de secteur de coordonnées polaires (R-e), ou réseau linéaire de coordonnées Cartésiennes, en données de pixels d'affichage de coordonnées Cartésiennes mises à l'échelle de façon appropriée à la fréquence vidéo. Ces données acoustiques converties par balayage sont ensuite émises pour un affichage sur un écran d'affichage 8, qui transforme en image l'amplitude variant dans le temps de l'enveloppe du signal sous la forme d'une échelle des gris.
Dans la plupart des réseaux de transducteurs classiques, les éléments sont disposés en une seule rangée, en étant espacés d'un pas fins (une demie à une longueur d'onde acoustique au centre). En élévation, c'est-à-dire dans la direction de la hauteur (perpendiculairement à l'axe du réseau et au plan de formation d'image), les éléments transducteurs en une seule rangée sont grands (des dizaines de longueurs d'onde) et la conformation du faisceau est obtenue à l'aide d'une lentille acoustique à foyer fixe. Les sondes classiques à balayage électronique, ou à commande de phase, monodimensionnelle ont une résolution latérale et une résolution axiale excellentes, mais leurs performances en élévation ou site sont déterminées par une ouverture invariable focalisée à une distance fixe. La distance focale de la lentille est choisie de manière à donner une résolution de contraste maximale au voisinage de la distance de formation d'image d'importance maximale pour l'application envisagée de la sonde. L'ouverture en élévation ou site est un compromis entre la résolution de contraste et la sensibilité au voisinage du foyer de la lentille (qu'améliore une grande ouverture) et la profondeur de champ ou contraste à distance du foyer (qu'améliore une ouverture plus petite). L'ouverture en élévation ou site est, de façon typique, de 1/6 à 1/3 de la distance focale de la lentille (f/6 à f/3), ce qui donne une bonne épaisseur de tranche (c'est-à-dirc une largeur de faisceau dans le plan perpendiculaire au plan de formation d'image, appelé aussi "largeur de faisceau en élévation ou site") et une bonne résolution de contraste au foyer ainsi qu'une profondeur de champ modérée. Toutefois, les performances pour le champ proche et pour le champ lointain (épaisseur de tranche en élévation ou site et résolution de contraste) d'une telle sonde sont considérablement moins bonnes que celles au foyer de la lentille.
Divers types de réseaux de transducteurs multirangées, comprenant les réseaux dits du type "1,25D", "1,5D" et "2D", ont été mis au point pour améliorer les performance en élévation ou site limitées des réseaux actuels à une seule rangée ("1D"). Tel qu'utilisés dans le présent exposé, ces termes ont les significations suivantes: (1D) l'ouverture en élévation ou site est fixe et le foyer se trouve à une distance fixe; (1,25D) l'ouverture en élévation ou site est variable, mais la focalisation reste statique; (1,5D) l'ouverture en élévation ou site, le dégradé et la focalisation sont variables de façon dynamique, mais symétriques par rapport à l'axe longitudinal du réseau; et (2D) les performances et la géométrie en élévation ou site sont comparables à celles en azimut, avec une orientation, une focalisation et une mise à longueur électroniques complètes. L'ouverture en élévation ou site d'une sonde du type 1,25D augmente avec la distance, mais la focalisation en élévation ou site de cette ouverture est statique et est déterminée principalement par une lentille mécanique présentant un foyer (ou des foyers) fixes. Les sondes du type 1,25D peuvent fournir des performances d'épaisseur de tranches de champ proche et de champ lointain sensiblement meilleures que celles des sondes du type 1D et n'exigent aucun canal supplémentaire de dispositif de conformation de faisceau du système. Les sondes du type 1 ,5D utilisent des canaux de dispositif de conformation de faisceau pour fournir une focalisation dynamique et une mise à longueur en site. Les sondes du type 1,5D peuvent fournir une résolution de détails comparable à celle des sondes du type 1,25D et une résolution de contraste sensiblement meilleure que celle des sondes du type 1,25D, particulièrement dans le champ médian et dans le champ lointain.
Les figures 2A et 2B montrent un réseau classique lOA du type 1D, comportant une seule rangée d'éléments transducteurs de grande taille et étroits 12. Les impulsions ultrasonores sont transmises à travers une lentille de focalisation semi-cylindriques 24. Chaque éléments transducteur est connecté à un canal séparé 16 de conformation de faisceau (voir la figure 1) par un conducteur électrique respectif.
Les figures 3A et 3B montrent un réseau classique lOB du type 1,5D, présentant un pas de rangée de Fresnel et cinq rangées 12a12e d'éléments transducteurs. Les impulsions ultrasonores sont ici encore transmises à travers une lentille 24 monofoyer. Pour un réseau de type 1,5D comportant une lentille 24 monofoyer, le pas de rangée de
Fresnel minimise l'écart de phase du pire cas (écart de focalisation) transversalement à l'ouverture. Si l'axe longitudinal du réseau est défini par y = O et le bord extérieur par y = y,,, alors les bords des rangées se trouvent à des distances ((1/2)112, (2/3)112, I)ymax de l'axe longitudinal. Les conducteurs 26 d'acheminement de signaux, s'éten dant depuis les éléments transducteurs de la rangée centrale sont destinés à être connectés à un premier ensemble de canaux 2a de conforma- teur de faisceau. Les éléments transducteurs se trouvant dans les rangées autres que la rangée centrale sont connectés électriquement par paires, de façon symétrique, transversalement à l'axe longitudinal.
Les conducteurs 28 d'acheminement de signaux, s'étendant depuis chaque paire d'éléments transducteurs de rangée intermédiaire sont destinés à être connectés à un deuxième ensemble 2b de canaux de conformateur de faisceau. D'une façon similaire, les conducteurs 30 d'acheminement de signaux, s'étendant depuis chaque paire d'éléments transducteurs de rangée les plus extérieures, sont destinés à être connectés à un troisième ensemble de canaux 2c de conformateur de faisceau. Les canaux 2a-2c de conformateur de faisceau fournissent des retards, une mise à longueur et un filtrage indépendants pour chaque élément transducteur ou chaque paire d'éléments dans le réseau lOB de type 1,5D. Les sorties des canaux de conformateur de faisceau sont combinées dans le sommateur 40, analogue au sommateur 1X du conformateur de faisceau de type 1D représenté sur la figure 1.
Les figures 4A et 4B montrent un réseau classique 10C du type 1,25D comportant cinq rangées 12a-12e d'éléments transducteurs de superficies égales. Dans ce cas, les impulsions ultrasonores sont transmises à travers une lentille multifoyer 32. Les bords des rangées se trouvent à des distances (1/2, 2/3, I)y,, de l'axe longitudinal du réseau. Pour chaque colonne dans le sens de la hauteur, les éléments appariés des rangées extérieures présentent une superficie totalisée qui est égale à la superficie de chaque élément de la rangée centrale. Les paires d'éléments des rangées extérieures présentent de ce fait la même impédance électrique et la même sensibilité acoustique que celles des éléments de la rangée centrale. La lentille multifoyer améliore l'uniformité du profil en hauteur ou élévation du faisceau en focalisant la rangée centrale dans le champ proche, où seule la rangée centrale est active, et les rangées extérieures dans le champ lointain qui est la seule région où elles sont actives.
Dans le réseau du type 1,25D représenté sur la figure 4A, une multiplicité de multiplexeurs 34 sont connectés respectivement à une multiplicité correspondante de conducteurs 35 d'acheminement de signaux (un seul multiplexeur et un seul conducteur de signaux sont représentés sur la figure 4A). Chaque conducteur 35 de signaux est connecté à un canal respectif de conformateur de faisceau (non représenté en figure 4). Chaque multiplexeur 34 comporte trois commutateurs internes qui multiplexent les conducteurs 26, 28 et 30 d'acheminement de signaux de manière qu'ils soient connectés au conducteur 35 d'acheminement de signaux. Chaque colonne d'éléments transducteurs est connectée à un ensemble respectif de ces conducteurs d'acheminement de signaux, l'élément 12a de la rangée centrale étant connecté au conducteur 26 d'acheminement de signaux, les éléments appariés 12h, 1 2c des rangées intermédiaires étant connectés en parallèle au conducteur 28 d'acheminement de signaux, et les éléments appariés 12d, 12e des rangées extérieures extrêmes étant connectés en parallèle au conducteur 30 d'acheminement de signaux. Dans la pratique, l'appariement des éléments (c'est-à-dire la connexion de 12b à 12c et de 12d à 12e) est effectué dans la tête de la sonde, tandis que les multiplexeurs peuvent être placés dans la tête de la sonde, au niveau de l'extrémité de console du câble de la sonde ou dans la console elle-même du système.
Du fait que le changement de l'état des commutateurs du multiplexeur engendrent un bruit perturbateur, l'utilisation de cette sonde nécessite, de façon typique, trois cycles d'émission/réception par faisceau. Les commutateurs 34a du multiplexeur relatifs à la rangée centrale des éléments 12a étant fermés et les commutateurs 34b et 34c étant ouverts, les retards d'émission sont fixés de manière à fournir une focalisation azimutale dans le champ proche, et la partie de champ proche des données du faisceau est alors acquise. Ensuite, les commutateurs 34a et 34b sont fermés, les retards d'émission et de réception sont reconfigurés et les données de champ médian sont acquises par utilisation des rangées 12a, 12b et 12c. Enfin, tous les commutateurs du multiplexeur sont fermés, les retards d'émission et de réception sont reconfigurés et les données de champ lointain sont acquises par utilisation des rangées 12a-12e. Les données provenant des trois zones sont associées mutuellement dans le système de ftrma- tion d'image, un soin étant pris pour compenser le changement de sensibilité apparaissant à la transition.
Tous les réseaux multirangées des types 1,25D et 1,5D (et les réseaux annulaires) connus actuellement comportent, soit une grande rangée centrale et de petites rangées extérieures afin de réduire le déphasage transversalement à l'ouverture dans le champ lointain, soit des éléments de même superficie de manière que tous le canaux de dispositif de conformateur de faisceau voient la même impédance électrique et acoustique et que tous les éléments transducteurs aient le même rendement d'émission et de réception. La hauteur en élévation des rangées centrales de ces transducteurs fixe une limite inférieure à l'épaisseur de tranche de champ proche et empêche ces sondes d'atteindre une résolution optimale de contraste dans le champ très proche.
il existe donc un besoin pour un transducteur qui présente une excellente performance en élévation, (épaisseur minimale de tranche) dans tout le champ de formation d'image. De préférence, un tel transducteur devrait être compatible avec les systèmes d'imagerie à ultrasons comportant 128 ou un nombre plus petit de canaux de conformateur de faisceau.
La présente invention fournit un transducteur multirangée à ultrasons comportant une ou des rangées centrales plus petites que la ou les rangées extérieures pour procurer de meilleures performances en élévation (tranche d'image plus fine et plus uniforme, résolution de contraste plus grande), spécialement dans le champ très proche, en comparaison des transducteurs classiques. Dans son aspect le plus large, l'invention comprend tout réseau de transducteurs multirangées dans lequel la superficie de chaque élément de la rangée centrale est inférieure à la superficie combinée de chaque paire d'éléments de n'importe laquelle des rangées extérieures. Selon un mode de réalisation préféré, le réseau comporte cinq rangées et une lentille multifoyer, la superficie combinée de chaque paire d'éléments des rangées extérieures extrêmes étant plus grande que la superficie de chaque élément de la rangée centrale et plus grande que la superficie combinée de chaque paire d'éléments des rangées intermédiaires. Selon un autre mode de réalisation préféré, le réseau ne comporte que trois rangées et une lentille bifocale, la superficie combinée de chaque paire d'éléments des rangées extérieures étant plus grande que la superficie de chaque élément de la rangée centrale. Le réseau peut aussi comporter plus de cinq rangées.
La présente invention trouve une application tant dans les réseaux du type 1,25D que dans les réseaux du type 1,5D. Dans le cas des réseaux des types 1,25D et 1,5D comportant relativement peu de rangées, une rangée centrale plus petite améliore généralement la résolution dans le champ proche. Si le transducteur multirangée est utilisé dans un réseau du type 1,25D, alors non seulement une ou des petites rangées centrales améliorent le champ proche mais également une ou des grandes rangées extérieures , conjointement avec une lentille multifoyer, procurent de meilleures performances en élévation dans le champ lointain.
Le réseau de transducteurs à ultrasons selon la présente invention comprend une première multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une rangée centrale, une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure, et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure, ladite rangée centrale étant disposée entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs, chacun des éléments transducteurs de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs ayant une superficie prédéterminée et chaque paire des dites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ayant une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée.
Ce réseau de transducteurs présente en outre le caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison
- il comprend , en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale et une deuxième section de lentille présentant une distance focale plus grande que ladite première distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, et ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- il comprend, en outre, une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, et une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, ladite première rangée intermédiaire se trouvant entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire se trouvant entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure;
- chaque paire desdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une deuxième superficie combinée plus grande que la superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée.;
- il comprend une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, auxdites première et deuxième rangées intermédiaires et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale, une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance focale plus grande que ladite première distance focale, et une troisième section de lentille présentant une troisième distance focale plus grande que ladite deuxième distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées intermédiaires d'éléments transducteurs, et ladite troisième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
Par ailleurs, un système d'imagerie à ultrasons selon un premier aspect de la présente invention comprend : un réseau de transducteurs à ultrasons comportant une première multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une rangée centrale, une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure, et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure, ladite rangée centrale se trouvant entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs, chaque éléments transducteur de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs présentant une superficie prédéterminée et chaque paire d'éléments transducteurs desdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectifs d'acheminement de signaux de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée;
- un conformateur de faisceau comprenant une multiplicité de canaux pour conformer des faisceaux d'émission et de réception;
- une première multiplicité de commutateurs destinée à connecter respectivement ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux à ladite multiplicité de canaux de conlormateur de faisceau dans un premier état de commutation;
- une deuxième multiplicité de commutateurs pour connecter respectivement ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'achemi nement de signaux jusqu'à ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceaux dans un deuxième état de commutation
- un moyen pour traiter les faisceaux de réception reçus dudit conformateur de faisceau afin de former une image; et
- un moyen pour afficher ladite image.
Ce système d'imagerie à ultrasons selon un premier aspect de l'invention présente, en outre les caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison:
ladite première multiplicité de commutateurs connectent aussi respectivement ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux à ladite multiplicité de canaux de conformateurs de faisceaux dans ledit deuxième état de commutation;
- il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale et une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance focale plus grande que ladite première distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, et ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées d'éléments transducteurs;
- il comprend, en outre, une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, et une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement aux quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, ladite première rangée intermédiaire étant disposés entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire étant disposés entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure;
- chaque paire d'éléments transducteurs des dites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs sont connectés à un conducteur respectif de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une deuxième superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée;
- il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, auxdites première et deuxième rangées intermédiaires, et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale, une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance focale plus grande que ladite première distance focale, et une troisième section de lentille présentant une troisième distance focale plus grande que ladite deuxième distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées intermédiaires d'éléments transducteurs, et ladite troisième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
Selon un deuxième aspect, le système d'imagerie à ultrasons, selon la présente invention comprend un réseau de transducteurs à ultrasons comportant une première multiplicité d'éléments trans duc- teurs disposés dans une rangée centrale, une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure, et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure, ladite rangée centrale étant disposée entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs, chacun des éléments transducteurs de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs ayant une superficie prédéterminée et chaque paire des dites deuxièm me multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ayant une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée;
une première multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destiné à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux;
une deuxième multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destiné à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux;
un moyen pour traiter les faisceaux de réception provenant d'au moins lesdites première et deuxième multiplicités de canaux de conformateur de faisceau pour former une image; et
un moyen pour afficher ladite image.
Par ailleurs, le système d'imagerie selon ce deuxième aspect de l'invention présente les caractéristiques suivantes prises isolément ou en combinaison:
- il comprend une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs;
- il comprend une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, et une troisième multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destinés à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite troisième multiplicité de conducteurs de signaux, ladite première rangée intermédiaire étant disposée entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire étant disposée entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure, et ledit moyen de traite ment de faisceau de réception traitant les faisceaux de réception provenant d'au moins les première, deuxième et troisième multiplicités de canaux de conformateur de faisceau pour former une image.
- il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, aux dites première et deuxième rangées extérieures, et auxdites première et deuxième rangées intermédiaire d'éléments transducteurs; et
- chaque paire desdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectifs d'acheminement de signaux de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée.
On va maintenant décrire la présente invention de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de conformation de faisceau typique à 128 canaux utilisé dans un système classique d'imagerie à ultrasons;
les figures 2A et 2B sont, respectivement, une élévationcoupe et une vue de face d'un réseau classique de transducteurs du type 1D;
les figures 3A et 3B sont, respectivement, une élévation-coupe et une vue de face d'un réseau multirangée classique de transducteurs présentant des largeurs de rangées Fresnel et comportant une lentille à un seul foyer et des connexions électriques pour une confor- mation de faisceau de type 1,5D;
les figures 4A et 4B sont, respectivement, une élévationcoupe et une vue de face d'un réseau multirangée classique de transducteurs comportant des éléments de même superficie, une lentille multifoyer et des connexions électriques pour une conformation de faisceau du type 1,25D;
les figures SA et 5B sont, respectivement, une élévationcoupe et une vue de face d'un réseau multirangée de transducteurs comportant des rangées centrales relativement plus courtes (en élévation c'est-à-dire dans la direction de la hauteur) et des rangées exté rieures extrêmes relativement plus grandes conformément à la présente invention
la figure 6 est un graphique montrant les contours ou profils de faisceau en élévation pour des ouvertures non focalisées (5 MHz): une ouverture de 2mm (courbes en pointillé); une ouverture de 4mm (courbes en trait plein); et une ouverture de 6mm (courbes en traits interrompus). Le contour -6 dB indique une résolution de détail; le contour -20dB montre une résolution de contraste;
la figure 7 est un graphique montrant des contours ou profils de faisceaux en élévation pour un réseau de type 1,25D à 5 rangées comportant une lentille multifoyer et une ouverture de 12mm divisée en rangées de superficies égales (courbes en traits interrompus) pour des rangées centrales petites et des rangées extérieures grandes (courbes en trait plein). Le réseau à petites rangées centrales présente des focales de 35, 65 et 90 mm; le réseau à superficies égales présente des focales de 40, 70 et 100 mm;
la figure 8 est un graphique montrant des contours de faisceau en élévation pour un réseau de type 1,5D (SMHz) à 5 rangées comportant une lentille à simple foyer et une ouverture de 12mm divisée en rangées de superficies égales (courbes en traits interrompus) pour des rangées centrales petites et de rangées extérieures grandes (courbes en trait plein). Le réseau à petites rangées centrales présente une focale de 7mm; le réseau à superficies égales présente une focale de 65mm.
Selon la présente invention, on obtient les performances en élévation ou hauteur optimales (épaisseur minimale de tranche d'image et résolution maximale de contraste) avec un réseau de transducteurs multirangée comportant des rangées centrales relativement plus courtes (en élévation c'est-à-dire dans la direction de la hauteur) et des rangées extérieures extrêmes relativement plus grandes. Les rangées extérieures extrêmes sont aussi plus grandes (en élévation, c'est-à-dire dans la direction de la hauteur) que n'importe laquelle des rangées intermédiaires.
Dans le champ très proche, seule la rangée centrale du réseau est active et les performances en élévation sont déterminées par la hauteur de la rangée centrale. Pour des réseaux des types 1,25D et 1,5
D comportant relativement peu de rangées, une rangée centrale plus petite améliore généralement la résolution dans le champ proche. La limite inférieure relative à la taille des éléments de rangée centrale est soit l'augmentation de la perte associée au couplage d'un élément petit à impédance élevée par un long câble aux circuits électroniques du conformateurs de faisceau soit la diminution de la distance dans le champ proche (z 8 d/4x) et l'augmentation de la divergence du faisceau (demi-angle e = signal (X/d) due à la diffraction à mesure que la taille de l'élément se rapproche d'une longueur d'onde acoustique.
Le compromis entre ces effets est illustré sur la figure 6 qui montre les contours du faisceau en élévation pour des ouvertures non focalisées (5 MHz). L'ouverture de 2mm (courbe en pointillé) présente la meilleure résolution dans le champ très proche mais la portée de champ proche est très courte (= 3mm et le faisceau diverge ensuite très rapidement. L'ouverture de 6mm (courbe en traits interrompus) présente une résolution relativement uniforme mais pas très bonne sur toute la plage. Une ouverture de 4mm (courbe en trait plein) offre une bonne résolution sur une fraction importante (= 0-30mm) de la plage de formation d'image de la sonde.
A mesure que la profondeur de formation d'image augmente du champ proche vers le champ lointain, une nombre plus grand de rangées d'éléments transducteurs se trouve impliqué. Pour obtenir des performances en élévation uniformes sur une plage ou portée maximum, il serait préférable que la distance focale utile du réseau augmente à mesure que l'ouverture active augmente. Avec un réseau du type 1,25D, on obtient toute la focalisation en élévation à l'aide de la lentille acoustique. Pour augmenter la distance focale à mesure que l'ouverture augmente, on utilise une lentille multifoyer. La partie de la lentille qui recouvre la rangée centrale du réseau présente une distance focale courte, pour les meilleures performances dans le champ proche quand seulement la rangée centrale est active. Les parties extérieures de la lentille présentent des distances focales plus grandes pour de meilleures performances quand seule la rangée centrale est active. Les parties extérieures de la lentille présentent des longueurs focales plus grandes pour une meilleure performance dans le champ lointain, étant donné que les rangées extérieures du réseau ne sont actives que dans le champ lointain de l'image.
L'augmentation de la taille des rangées extérieures extrêmes du réseau par rapport aux rangées intérieures donne dans le champ lointain de l'image un poids plus grand aux segments extérieurs de la lentille. Ceci augmente davantage l'efficacité de la lentille multifoyer et améliore en outre la profondeur de champ en élévation et les performances du transducteur.
Avec un réseau du type 1,5D et un conformateur de faisceau, on obtient de façon dynamique une certaine focalisation en élévation en ajustant les temps de retard électroniques dans le conformateur de faisceau. Le conformateur de faisceau permet aussi une correction d'amplitude ou de directivité dynamique en élévation qui contribue à supprimer les lobes latéraux du faisceau. Ces effets sont contrecarrés par les avantages procurés par de grandes rangées extérieures et une lentille multifoyer et pouvant avoir plus de poids que ces avantages.
La conception d'un réseau en vue d'obtenir une focalisation et une correction d'amplitude ou de directivité électronique optimum dans le champ lointain conduit à de grandes rangées centrales et à de petites rangées extérieures. L'intérêt de la présente invention pour une conception de réseau du type 1,5D dépend de l'importance des performances en élévation recherchées dans le champ proche de la sonde par rapport aux performances dans le champ lointain pour l'application clinique particulière à laquelle est destinée la sonde.
On a conçu de nombreux réseaux classiques de transducteurs multirangées avec des éléments de superficies égales, de manière que tous le canaux du dispositif de conformateur de faisceau voient la même impédance électrique et acoustique et que tous les éléments transducteurs aient le même rendement d'émission et de réception.
Toutefois la plupart les systèmes d'imagerie modernes comportent un moyen de commande de mise à longueur de transmission et de réception (commande d'amplitude d'émission et de gain de réception) dans leurs conformateurs de faisceau. On peut adapter ou améliorer cette aptitude pour compenser les variations de sensibilité, de pertes, et de rendement émission/réception entre les rangées d'un réseau à superficies non égales. C'est pourquoi la sensibilité non uniforme et le profil de mise à longueur inverse qui pourrait résulter d'un réseau non compensé comportant de petites rangées centrales et de grandes rangées extérieures ne devrait pas soulever de questions quand ce réseau est connecté à un système d'imagerie conçu convenablement.
A titre d'exemple de l'application des principes ci-dessus de conception de réseau, les figures SA et 5B montre un réseau de type 1,25D à 5 rangées comportant une petite rangée centrale 1 2a et de grandes rangées extérieures extrêmes 12d et 12e. Les bords des rangées se trouvent à des distance (1/4, 1/2, 1)Ymax de l'axe longitudinal du réseau. Ainsi, les éléments appariés des rangés intermédiaires 12b et 12c ont une superficie égale à la superficie de chaque élément de la rangée centrale 12a; les éléments appariés des rangées extérieures extrêmes 12d et 12e ont une superficie égale à deux fois la superficie de chaque élément de la rangée centrale 12a. Les impulsions ultrasonores sont transmises à travers une lentille multifoyer 36 comportant un foyer de 35, 65 et 90 mm. La section centrale de la lentille 36, dont la distance focale est de 35mm, focalise les rayons d'ultrasons émis par la rangée centrale 12a; les sections de lentille adjacentes (distance focale de 65mm) focalisent les faisceaux émis respectivement par les rangées 12b et 12c; et les sections de lentilles extérieures extrêmes (distance focale de 90mm) focalisent les faisceaux émis respectivement par les rangées extérieures extrêmes 12d et 12e. La connexion et le fonctionnement des multiplexeurs 34 sont identiques à ceux décrits précédemment à propos de la figure 4A.
La lentille multifoyer 36 (voir la figure 5A) assure une fonction de temporisation qui est continue d'un côté à l'autre de l'ouverture d'élévation mais présente une courbure différente (distance focale) pour chaque rangée. Des fonctions de temporisation discontinues sont aussi possibles, soit par introduction de discontinuités dans la lentille (ce qui peut entraîner des effets de diffraction) ou bien par insertion d'éléments de temporisation statiques dans le chemin du signal entre chaque rangée des éléments et le multiplexeur. L'avantage d'une lentille multifoyer réside dans le fait qu'elle augmente notablement la profondeur de champ, en procurant une résolution uniforme (contour 6dB) et un contraste uniforme (contour -20dB) sur essentiellement toute la portée de conformation d'image de la sonde. L'inconvénient réside dans le fait que les lobes latéraux ne disparaissent pas tout à fait aussi rapidement que ceux d'une lentille à simple foyer près de son foyer.
La figure 7 permet de comparer les profils de faisceau en élévation du réseau du type 1,25D à petite rangée centrale représenté sur la figure SA avec les profils de faisceau du réseau du type 1,25D à superficies égales, représenté sur la figure 4A. Le réseau à superficies égales présente des foyers de lentille de 40, 70 et 100mm. La conception à petite rangée centrale améliore de façon importante les performances en champ proche du réseau du type 1,25D. Quand elle est combinée avec de grandes rangées extérieures et une lentille multifoyer, la conception à petite rangée centrale procure aussi une amélioration modeste dans le champ lointain en ce qui concerne le réseau du type 1,25D.
La figure 8 permet de comparer les profils de faisceau en élévation d'un réseau de type 1,5D à petite rangée centrale avec les profils de faisceau relatifs à un réseau du type 1,5D à superficies égales (non représenté). Les deux réseaux comportent une lentille à simple foyer. La conception à petite rangée centrale améliore de façon importante les performances dans le champ proche du réseau du type 1,5D. Toutefois, pour un réseau du type 1,5D, la conception à petite rangée centrale entraîne des lobes latéraux plus large dans le champ lointain, de sorte que le choix entre des réseaux du type 1,5D à petite rangée centrale et à superficies égales devient un choix entre des performances en élévation en champ proche et des performances en élévation en champ lointain.
Des mesures de profil de faisceau et des images confirment que les réseaux multirangées selon la présente invention présentent une épaisseur de tranche en élévation qui est remarquablement uniforme sur la totalité de la plage ou portée de formation d'image du réseau et présentent des performances de formation d'image qui sont substantiellement meilleures que celles des sondes du type 1D comparables.
Dans des variantes des modes de réalisation préférés représentés sur les figures 4A et SA, chaque élément transducteur de la rangée centrale 12a a une superficie prédéterminée, chaque paire d'éléments transducteurs des rangées extérieures 12d et 12e ont une première superficie combinée plus grande que la superficie prédéterminée, et chaque paire d'éléments transducteurs des rangées intermédiaires 12b et 12c ont une deuxième superficie combinée plus grande que la superficie prédéterminée mais plus petite que la première superficie combinée.
De préférence, le réseau selon la présente invention comporte n rangées, n étant un nombre impair égal à 3 ou plus. Les éléments de chaque paire des rangées situées de part et d'autre de la rangée centrale peuvent être commutés de manière que les signaux des rangées adjacentes puissent être appliqués à un seul jeu de canaux de conformateur de faisceau. Selon une autre possibilité, chaque paire de rangées peut couplée à un ensemble séparé de canaux de conformateur de faisceau.
Le conformateur de faisceau utilise, de façon typique, une petite ouverture (par exemple la rangée centrale seulement) pour produire un faisceau dans le champ proche, puis des ouvertures plus larges (rangées 3, 5, 7, ..) pour produire des faisceaux dans les champs médian et lointain. Ces faisceaux sont scindés en deux mutuellement dans un processeur qui est disposé entre le conformateur de faisceau et le système de formation et d'affichage d'image.
La conception de type 1,25D selon la présente invention procure des performances en champ proche et en champ lointain (épaisseur de tranche ~ résolution de contraste) qui sont substantiellement meilleures que celles des sondes de type 1D classique et n'exige pas de canaux de conformateur de faisceau de systèmes supplémentaires. Bien que l'impact du système soit minimal, les meilleures performances de formation d'image sont obtenues au prix d'un augmentation importante de la complexité de la palette de transducteurs, de l'ensem- ble de câbles et du multiplexeur. L'augmentation de l'ouverture en élévation et de la distance focale peut contribuer à l'obtention de plusieurs dB en ce qui concerne la sensibilité acoustique de la sonde dans le champ lointain; toutefois, ces gains peuvent être contrecarrés par une augmentation des pertes dans le multiplexeur et l'ensemble de câbles.
Pour supporter une focalisation dynamique en élévation, les réseaux du type 1,5D nécessitent beaucoup plus de canaux de conformation de faisceau et beaucoup plus de connexions que les réseaux du type 1,25D. On effectue une commande de faisceau en élévation pour les réseaux de type 1,25D uniquement avec une lentille et un multiplexeur. Tous les éléments se trouvant dans chaque colonne en élévation d'un réseau de type 1,25D sont connectés au même canal de conformation de faisceau et partagent la même temporisation électronique et la même correction d'amplitude ou de directivité. Par contre, les réseaux de type 1,5D utilisent une focalisation et un ombrage dynamiques et pour commander le faisceau en élévation. Avec une symétrie en élévation (sans commande directionnelle), un canal de conformation de faisceau indépendant pour chaque paire d'éléments en élévation est nécessaire.
De ce fait, la distinction entre des lentilles simple et composée est moins importante pour un réseau du type 1,5D que pour un réseau de type 1,25D. Dans un réseau du type 1,25D la lentille est le seul mécanisme de focalisation et le fait de comporter une lentille composée est crucial pour maintenir une bonne résolution de détail et de contraste sur une plage étendue. Dans uns réseau du type 1,5D, la focalisation et la mise à longueur électroniques sont suffisamment efficaces pour qu'une lentille composée procure un petit avantage sur une lentille simple. Le foyer de la lentille devrait se trouver près du centre de la plage intéressante.
On a utilisé des simulations pour générer les données indiquées sur les figures 6-8. Ces simulations supposaient 128 canaux pour chaque rangée du réseau. Dans la pratique, l'attribution des canaux aux rangées constitue une choix de conception important compte tenu du nombre limité de canaux de formateur de faisceau disponibles. Pour préserver les performances azimutales, il est important que l'ouverture azimutale active et le pas des éléments d'une sonde du type 1,5D soient comparables à ceux de sondes du type 1D compétitives. L'utilisation de l'ouverture complète d'une sonde du type 1,5D à trois ou cinq rangées pourrait par conséquent nécessiter deux ou trois fois le nombre des canaux de conformateur de faisceau qui sont utilisés par une sonde du type 1D comparable.
On peut contrecarrer cette limitation en utilisant une ouverture active elliptique pour réduire le nombre de canaux utilisés par les rangées extérieures extrêmes et produire un profil de faisceau qui se révèle supérieur au profil de faisceau d'une ouverture rectangulaire. De plus, on peut utiliser des techniques d'ouverture synthétique et des cycles multiples d'émission/réception pour obtenir des perfor- mances d'imageur de 256 ou 512 canaux à partir d'un imageur à 12X canaux.
Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Réseau de transducteurs à ultrasons caractérisé en ce qu'il comprend une première multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une rangée centrale (12a), une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure (12d), et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure (12e), ladite rangée centrale étant disposée entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs (26) d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs (28) d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs (12d, 12e), chacun des éléments transducteurs de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs ayant une superficie prédéterminée et chaque paire desdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ayant une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée.
2. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend , en outre, une lentille de focalisation (36) couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
3. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale et une deuxième section de lentille présentant une distance focale plus grande que ladite première distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, et ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
4. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, et une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, ladite première rangée intermédiaire se trouvant entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire se trouvant entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure.
5. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque paire desdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une deuxième superficie combinée plus grande que la superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée.
6. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, auxdites première et deuxième rangées intermédiaires et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
7. Réseau de transducteurs à ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale, une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance fo- cale plus grande que ladite première distance focale, et une troisième section de lentille présentant une troisième distance focale plus grande que ladite deuxième distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées intermédiaires d'éléments transducteurs, et ladite troisième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
8. Système d'imagerie à ultrasons, caractérisé en ce qu'il comprend:
un réseau de transducteurs à ultrasons comportant une première multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une rangée centrale (12a), une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure (12d), et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure (12e), ladite rangée centrale se trouvant entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs (26) d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs (30) d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs, chaque éléments transducteur de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs présentant une superficie prédéterminée et chaque paire d'éléments transducteurs desdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectifs d'acheminement de signaux de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée;
un conformateur de faisceau (14) comprenant une multiplicité de canaux (16) pour conformer des faisceaux d'émission et de réception;
une première multiplicité de commutateurs (34a) destinée à connecter respectivement ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux à ladite multiplicité de canaux de conformateur de faisceau dans un premier état de commutation;
une deuxième multiplicité de commutateurs (34c) pour connecter respectivement ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux jusqu'à ladite multiplicité de canaux de conformateurs de faisceaux dans un deuxième état de commutation;
un moyen pour traiter les faisceaux de réception reçus dudit conformateur de faisceau afin de former une image; et
un moyen pour afficher ladite image.
9. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite première multiplicité de commutateurs connectent aussi respectivement ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux à ladite multiplicité de canaux de conformateurs de faisceaux dans ledit deuxième état de commutation.
10. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
11. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale et une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance focale plus grande que ladite première distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, et ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées d'éléments transducteurs.
12. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, et une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement aux quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, ladite première rangée intermédiaire étant disposés entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire étant disposés entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure.
13. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque paire d'éléments transducteurs desdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs sont connectés à un conducteur respectif de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une deuxième superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée.
14. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, auxdites première et deuxième rangées intermédiaires, et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
15. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite lentille de focalisation comprend une première section de lentille présentant une première distance focale, une deuxième section de lentille présentant une deuxième distance focale plus grande que ladite première distance focale, et une troisième section de lentille présentant une troisième distance focale plus grande que ladite deuxième distance focale, ladite première section de lentille étant couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale d'éléments transducteurs, ladite deuxième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées intermédiaires d'éléments transducteurs, et ladite troisième section de lentille étant couplée par voie acoustique auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
16. Système d'imagerie à ultrasons, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau de transducteurs à ultrasons comportant une première multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une rangée centrale, une deuxième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée extérieure, et une troisième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée extérieure, ladite rangée centrale étant disposée entre lesdites première et deuxième rangées extérieures, une première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement à ladite première multiplicité d'éléments transducteurs, et une deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs, chacun des éléments transducteurs de ladite première multiplicité d'éléments transducteurs ayant une superficie prédéterminée et chaque paire desdites deuxième et troisième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectif de ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ayant une première superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée;
une première multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destiné à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite première multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux;
une deuxième multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destiné à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite deuxième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux;
un moyen pour traiter les faisceaux de réception provenant d'au moins lesdites première et deuxième multiplicités de canaux de conformateur de faisceau pour former une image; et
un moyen pour afficher ladite image.
17. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 16, caractérisé en outre en ce qu'il comprend une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale et auxdites première et deuxième rangées extérieures d'éléments transducteurs.
18. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend une quatrième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une première rangée intermédiaire, une cinquième multiplicité d'éléments transducteurs disposés dans une deuxième rangée intermédiaire, une troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux connectés respectivement auxdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs, et une troisième multiplicité de canaux de conformateur de faisceau destinés à conformer un faisceau de réception à partir d'impulsions électriques acheminées par ladite troisième multiplicité de conducteurs de signaux, ladite première rangée intermédiaire étant disposée entre ladite rangée centrale et ladite première rangée extérieure, et ladite deuxième rangée intermédiaire étant disposée entre ladite rangée centrale et ladite deuxième rangée extérieure, et ledit moyen de traitement de faisceau de réception traitant les faisceaux de réception provenant d'au moins les première, deuxième et troisième multiplicités de canaux de conformateur de faisceau pour former une image.
19. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une lentille de focalisation couplée par voie acoustique à ladite rangée centrale, auxdites première et deuxième rangées extérieures, et auxdites première et deuxième rangées intermédiaire d'éléments transducteurs.
20. Système d'imagerie à ultrasons selon la revendication 18, caractérisé en ce que chaque paire desdites quatrième et cinquième multiplicités d'éléments transducteurs qui sont connectés à un conducteur respectifs d'acheminement de signaux de ladite troisième multiplicité de conducteurs d'acheminement de signaux ont une superficie combinée plus grande que ladite superficie prédéterminée et plus petite que ladite première superficie combinée.
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