FR2839543A1 - Systeme de balayage selon un trajet arciforme a rayon de courbure variable - Google Patents
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Abstract
Le système selon l'invention comprend une structure (14) entraînée en rotation autour d'un premier axe (XX'), une structure (17) montée rotative sur la structure (14) autour d'un axe (YY') parallèle au premier, une structure de support (21) d'une sonde échographique (4), montée rotative sur la structure (17) autour d'un troisième axe (ZZ') parallèle à l'axe (YY'), un moyen de couplage entre la structure (17) et la structure (14) et un moyen de couplage (23) entre la structure de support (21) et la structure (17). Ce système permet de déplacer la sonde (4) le long d'une trajectoire arciforme à courbure variable.
Description
(12) en soul-face audit joint flexible (13).
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s La presente invention concerne un systeme de balayage selon un trajet
arciforme a rayon de courbure variable.
Wile s'applique notamment, mais non exclusivement, a l'echographie de structures oculaires, etant entendu qu'elle peut egalement servir au guidage d'outils ou dtinstruments divers aussi bien dans le domaine medical que dans celui du controle et de l'usinage de materiaux a geometric convexe ou
concave, spheriques ou aspheriques.
En imagerie ultrasonore et, plus particulierement, en echographic medicale, la finesse des details (resolution spatiale), le contraste de ['image et la precision des mesures dependent de la frequence et de la focale de la sonde ultrasonore ainsi que des performances (geometric, etendue, precision, rapidite) du systeme de balayage du faisceau ultrasonore. Le choix de la frequence et de la focale de la sonde est impose par le compromis resolution/profondeur de penetration. En effet, en raison de ['augmentation de ['attenuation des ondes ultras onores avec la frequence, la pro fondeur de p enetrati on des ultras ons est d'autant plus importante que la frequence est basset En revanche, la resolution
des images diminue.
La precision des mesures effectuees sur ['image depend de la resolution mais aussi de ['orientation du faisceau ultrasonore par rapport a la structure a
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explorer. De plus, la precision et la fiabilite d'un examen echographique vent d'autant plus grandes que le volume de tissu explore est important. C'est ainsi qu'un balayage 3-D adapte a la geometric de l'organe explore permet une imagerie volumique des structures, une meilleure defnition de leurs contours et une localisation precise des lesions. En ophtalmologie, l'echographie 2-D a 10 MHz est utilisee en pratique courante pour ltexploration de l'anatomie et des pathologies des structures oculaires et, plus particulierement, celles du pole posterieur (retine, nerf optique, vitre). La technique utilise un balayage sectoriel qui permet d'obtenir des images en coupe (2-D), avec des resolutions spatiales proches du millimetre. Bien que le balayage sectoriel ne soit pas adapte a la courbure de la cornee, un examen tres grossier de la globalite du segment anterieur (cornee, iris, chambre anterieure, cristallin) peut cependant etre obtenu a 10 MHz. L'utilisation de frequences plus elevees, typiquement 50-80 MHz,
permet une imagerie fine de ces structures.
Plusieurs systemes fonctionnant a 50 MHz (resolution spatiale de 50,um) ont
ete developpes.
Le premier, l'UBM, ("Ultrasound Backscatter Microscope") est un echographe 2-D permettant d'explorer en temps reel (huit images/s) avec un balayage lineaire les structures du segment anterieur. L'etendue du balayage est limitee a une zone de 5 mm de longueur par 5 mm de profondeur. Cette limitation est due au fait que le faisceau ultrasonore n'est perpendiculaire qu'a la partie centrale de la cornee. Pour realiser une image de la totalite de la cornee, il est necessaire que le balayage suive une trajectoire curviligne (ou arciforme) dont
le rayon de courbure avoisine le rayon de courbure moyen de la cornee.
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La demande de brevet WO 01/49181 decrit un systeme qui effectue un balayage selon une trajectoire circulaire dont le rayon est ajustable de maniere
a correspondre sensiblement a celui de l'aeil du patient.
Ce systeme comprend deux biellettes paralleles, articulees par l'une de leurs extremites a une structure support de la sonde et, par l'autre extremite, a une platine rotative d'un mecanisme d'entranement, ['ensemble biellettes/structure support/platine constituent un parallelogramme articule. Ces deux biellettes vent articulees par leur partie centrale sur une deuxieme platine identique a la premiere et couplee a celle-ci de maniere a tourner en synchronisme avec cette derriere. Cette rotation provoque un deplacement en translation des biellettes qui demeurent paralleles a un axe passant par le centre de rotation des deux platines. La sonde effectue un trajet circulaire centre sur ledit axe. Au cours de cette rotation, la sonde reste orientee vers le centre du trajet circulaire. Un 1S ajustement du diametre de ce trajet peut etre obtenu en faisant varier au moyen de deux cames, la distance entre les centres de rotation des platines et les axes
d'articulation des biellettes sur ces platines.
L' inconvenient de cette s olution cons i ste en ce qut elle ne p ermet d' effectuer que des trajets circulaires de la sonde et qu'elle ne tient pas compte de la forme
specifique de la cornee.
Or, il s'avere que la cornee n'est pas veritablement spherique et presente des variations importantes entre son centre et la peripherie: plus on s'eloigne du
centre de la cornee, plus le rayon de courbure de celle-ci augmente.
En fait, comme ceci appara^t sur les figures 1 et 2 annexees, le plan de base de la cornee 1 (ceil vu de dessus) presente une forme elliptique de grand diametre D de l'ordre de 12mm (perpendiculairement a l'axe du nez) et de petit diametre d de l'ordre de 11 mm (parallelement a l'axe du nez), la difference de
diametre provenant de l'ouverture et la fermeture des paupieres.
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Par ailleurs, il est admis que la cornee 1 presente deux zones, une zone centrale qui est spherique (qui correspond approximativement a la zone pupillaire) et une zone peripherique dans laquelle le rayon de courbure augmente progressivement vers le limbe. Il apparat done que la cornee l est une calotte aspherique et asymetrique, qui s'aplatit progressivement vers sa peripherie. Le rayon de courbure moyen de la face anterieure de la cornee est
de l'ordre de 7.8 mm, celui de sa face posterieure est de l'ordre de 6.7 mm.
L'epaisseur au centre de la cornee est d'environ 0.5 mm, et de 1.2 mm a sa peripherie au niveau du limbe. Du fait des differents rayons de courbure entre la cornee et la sclere 2, la jonction de la cornee 1 et de la sclere 2 presente un
sulcus 3 (discontinuite) apparent au niveau de ['angle irido-corneen.
Dans ce qui suit, on designee par "rayon de courbure de la cornee" le rayon
de courbure de la face anterieure de la cornee.
En utilisant un keratometre a petite mire, on a observe que les cornees normales presentent un aplatissement de 3 dioptries ou plus, a une distance de 2 a 3 mm de ['apex corneen (region de plus grande courbure). Ce qui
correspond a un rayon de courbure de 8.4 mm.
On a egalement montre que les cornees normales vent aspheriques, plus incurvees au centre et presentent un aplatissement progressif vers leur peripherie. Cet aplatissement possede une amplitude de 5 a 7 dioptries, soit respectivement un rayon de courbure allant de 8.8 a 9.5 mm, ce qui represente un accroissement variant de 12.8 a 21.7 % par rapport au rayon de courbure
moyen de 7.8 mm (figure 2).
En particulier, plus on s'eloigne du centre de la cornee, plus le rayon de courbure de celle-ci augmente. L'avantage du balayage arciforme est de permettre a la sonde de suivre une trajectoire dont le rayon de courbure est
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fixe, et sensiblement egal au rayon de courbure moyen de la cornee, permettant ainsi d'avoir l'axe du faisceau ultrasonore orthogonal a une grande partie de la surface de la cornee. Cependant, ce balayage montre quelques limitations a la peripherie de la cornee, ou le faisceau ultrasonore n'est plus S rigoureusement perpendiculaire a la cornee a cause de la variation du rayon de courbure de cette derriere. En outre, meme si l'on prend une distance de securite (par exemple de 2 mm) par rapport a la face anterieure de la cornee, du fait que le rayon de courbure de la trajectoire de la face avant du capteur est [de 7.8 + 2 = 9.8 mm. Comme cette courbure est] plus petit que celui de la cornee a sa peripherie (qui passe de 9 mm a 12 mm a la jonction avec la sclere), le capteur ultrasonore aura tendance a se rapprocher de la sclere, avec un risque de contact (risque d'autant plus important que le diametre de la
sonde est grand).
1S Pour ce type d'application, ['invention a done plus particulierement pour but la realisation d'un systeme de balayage qui permette de deplacer une sonde selon un trajet arciforme adapte a ce rayon de courbure croissant, (c'est-a-dire un trajet curviligne a rayon de courbure variable) tout en maintenant la sonde axee perpendiculairement a la cornee etlou a la refine et ce, en vue d'ameliorer
la qualite du signal echographique recu par la sonde tout en evitant que celle-
ci ne se rapproche de la sclere en risquant de la heurter.
En vue de parvenir a ce resultat et a des resultats similaires concernant d'autres applications, le systeme de balayage selon ['invention fait intervenir un mecanisme d'actionnement d'un objet, par exemple de la sonde mettant en neuvre: - une premiere structure mobile entranee en rotation par un premier moyen d'enkanement, autour d'un premier axe de rotation,
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- une deuxieme structure mobile montee rotative sur la premiere structure mobile autour d'un deuxieme axe parallele au premier et situe a une distance predeterminee de celui-ci, - une structure de support de ['objet montee rotative sur la deuxieme structure autour diun troisieme axe parallele au second et situe a une distance predeterminee de celui-ci, un premier moyen de couplage apte a entrainer la seconde structure mobile en rotation autour du deuxieme axe en fonction du mouvement de rotation de la premiere structure mobile autour du premier axe, - un deuxieme moyen de couplage distinct du premier, apte a entraner la structure support de ['objet en rotation autour du troisieme axe en fonction du mouvement de rotation de la deuxieme structure mobile
autour du deuxieme axe.
Les rapports de kansmission des deux moyens de couplage pouvant etre
reglables independamment l'un de l'autre.
Avantageusement, le premier moyen de couplage pourra comprendre une premiere poulie coaxiale au premier axe et solidaire de la partie statorique de l'organe d'entranement, une deuxieme poulie coaxiale au deuxieme axe et solidaire de la deuxieme structure mobile et une premiere courroie,
eventuellement crantee, passant autour desdites premiere et deuxieme poulies.
Le deuxieme moyen de couplage pourra lui-meme comprendre une troisieme poulie coaxiale au deuxieme axe et solidaire de la premiere structure mobile, une quakieme poulie coaxiale au troisieme axe et solidaire de la structure porte objet, et une deuxieme courroie, eventuellement crantee, passant autour
desdites troisieme et quatrieme poulies.
Eventuellement, le rapport de transmission de chacun des moyens de couplage pourra etre modifie en utilisant des poulies de diametre different, voire meme
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des poulies a diametre variable du type de celles utilisees dans les variateurs
de vitesse.
Par ailleurs, dans le but de pouvoir realiser un balayage en trots dimensions, la structure statorique des premiers moyens d'entramement pourra etre elle-meme montee rotative autour d'un quatrieme axe orthogonal aux trots premiers et
etre entranee en rotation par des deuxiemes moyens d'entramement.
Grace a ces dispositions, le systeme de balayage selon ['invention permet d'obtenir: - un balayage arciforme 2-D et 3-D rapide au cours duquel la sonde se deplace selon une trajectoire dont le rayon de courbure varie progressivement en fonction de la position de la sonde a partir de ['apex corneen jusqu'a la jonction corneo-sclerale, - une mecanique de balayage compacte et de faible encombrement, - une exploration de la totalite de la cornee, c'est-a-dire d'une corde pouvant atteindre 15 mm a une cadence de huit images/seconde, - une exploration de la retine, - une imagerie ultrasonore de haute resolution: sondes ultrasonores focalisees, frequence de 20 a 100 MHz, focales de 6 a 27 mm, resolutions spatiales de 15 a 100 m,
- une visualisation temps reel des donnees ultrasonores numerisees.
Un mode d' execution de ['invention sera decrit ci-apres, a titre d' exemple non limitatif, avec reference aux dessins annexes dans lesquels: Les figures 1 et 2 vent des representations schematiques en vue de dessus (figure 1) et en coupe partielle (figure 2) montrant la forme de la cornee d'un ceil,
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La figure 3 est un schema synoptique d'un appareil d'echographie oculaire; La figure 4 est une vue en coupe axiale schematique montrant les zones d'un ceil insonifiees par une sonde echographique, La figure 5 est une vue en coupe schematique d'un systeme de balayage selon ['invention; La figure 6 est une vue en plan du systeme de balayage represente figure 5; La figure 7 est une representation partielle a plus grande echelle du systeme de balayage de la figure 5 qui illustre le principe de changement de rayon de courbure; La figure 8 est une representation schematique permettant de montrer ['augmentation de la zone exploree sur la cornee grace au systeme selon ['invention; La figure 9 est une representation schematique montrant la diminution
de la zone exploree sur la retine.
Le mode d' execution represente sur ces dessins consiste en un appareil d'imagerie oculaire comprenant une sonde ultrasonore montee sur un mecanisme d'actionnement de maniere a executer un balayage arciforme avec un rayon de courbure variable qui s'adapte avec precision a la geometric
aspherique de la cornee, tout en permettant une exploration de la retine.
Tel qu'illustre sur la figure 3, cet appareil fait intervenir une sonde 4 portee par
un systeme de balayage 5 pilote par une unite de traitement 6.
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Cette sonde 4 comprend un transducteur piezoelectrique qui re>coit des impulsions electriques provenant d'un generateur 8 et engendre des impulsions
d'ondes ultrasonores en direction de la cornee d'un ceil 9.
s Les ondes ultrasonores reflechies et/ou diffusees par les differents milieux traverses par lesdites ondes ultrasonores vent detectees par la sonde 4 qui transmet des signaux electriques correspondents, a destination d'un amplificateur 8' et d'un dispositif effectuant successivement une numerisation
(bloc 10), un filtrage (bloc 11) et un traitement (bloc 6) de ces signaux.
L'unite de traitement 6 qui consiste ici en un processeur procede a un affichage sur un ecran E en deux ou trots dimensions de ['image de la zone balayee par
la sonde 4.
Comme illustre sur les figures 5 a 7, le systeme de balayage arciforme utilise pour deplacer la sonde fait intervenir un moteur electrique pas a pas M comprenant une structure statorique dont seule une partie (ici le botier exterieur 12) est visible, et un arbre d'entramement rotatif 13 sur lequel est fixee l'une des extremites d'une biellette 14 qui s'etend perpendiculairement a
l'axe de rotation XX' de l'arbre 13.
L'autre extremite de la biellette 14 porte un palier 15 dans lequel s'engage un arbre 16 fixe a angle droit sur une extremite d'une seconde biellette 17 et dont
l'axe YY' est parallele a l'axe XX'.
Du cote oppose a la biellette 17, l'arbre 16 ressort du palier 15 et est conforme
de maniere a presenter la forme d'une poulie 18.
La seconde biellette 17 porte a son autre extremite un arbre 19 dont l'axe ZZ'
est parallele aux axes XX' et YY'.
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Sur l'arbre 19 s'engage un palier 20 solidaire d'une piece de support 21 de la
sonde echographique 4.
Les faces exterieures des paliers 15, 20 vent disposees en regard l'une de l'autre et vent conformees de maniere a jouer le role de poulies, autour
desquelles est disposee une courroie 23 eventuellement crantee.
De meme, la forme de poulie 18 situee a l'extremite de l'arbre 16 est disposee en regard d'un manchon tubulaire en forme de poulie 24 solidaire du botier 12, qui s'etend coaxialement a l'arbre 13 sur une partie de celui-ci. Ces deux formes de poulies 18, 24 vent couplees l'une a l'autre par une deuxieme
courroie 25 eventuellement crantee.
Le botier 12 du moteur M est porte par une structure solidaire de l'arbre d'entranement 26 d'un deuxieme moteur pas a pas M2 dont l'axe II' s'etend normalement aux axes XX', YY', ZZ' dans le plan de balayage de la sonde 4
(determine par le pivotement des biellettes 14, 17 autour des axes XX', YY').
Ce deuxieme moteur M2, egalement pilote par le processeur 6, permet
d'effectuer un balayage tridimensionnel.
Avantageusement, ces poulies pourront etre d'un diametre different.
Lorsque ce moteur M2 est a l'arret et que l'arbre d'enkanement 13 du moteur M tourne, la biellette 14 effectue une rotation autour de l'axe XX' selon un angle Cl par rapport a sa position initiale, en principe par rapport a l'axe II' (figure 7). A titre d'exemple d'execution, cet angle oc pourra presenter une valeur maximale de plus ou moins 45 comme represente fgure 5, mais un
debattement plus important est possible.
Du fait de la rotation de la biellette 14, l'axe YY' decrit une trajectoire circulaire centree sur l'axe XX' et ayant pour rayon la distance (entraxe) entre
les axes XX' et YY', soit la longueur entraxe de la biellette 14.
Ce mouvement est transpose a la piece de support 21 de la sonde ultrasonore 4 via la biellette 17. La courroie 25 permet a l'arbre 16 de tourner du meme angle a que l'arbre 13 (rapport de transmission= 1) et de maintenir ainsi la biellette 17 touj ours parallele a l'axe II', quel que soit ['angle a de la biellette
14 par rapport a l'axe II'.
De meme, la courroie 23 permet a la poulie 20 de conserver le meme angle a et de garder le support 21 de la sonde 4 a la meme position angulaire (meme angle a) que la biellette 14 par rapport a l'axe II'. Etant donne que les poulies et 20 ont le meme diametre, le support 21 de la sonde 4 effectue ainsi le
meme mouvement de rotation que la biellette 14.
Ainsi, l'axe de rotation YY' decrit une trajectoire circulaire ayant pour centre l'axe de rotation XX', et pour rayon de courbure la longueur entraxe de la biellette 14. L'axe de rotation ZZ' decrit la meme trajectoire que l'axe YY', mais sa trajectoire et son centre de rotation vent decales vers le teas de la
longueur de l'entraxe de la biellette 17.
La sonde 4 est fixee dans son support 21 de telle sorte que son axe soit
parallele a celui de la biellette 14.
Si la face avant de la sonde ultrasonore 4 decrit un cercle dont le rayon avoisine le rayon de courbure moyen de la cornee (generalement donne egal a 7.8 mm), le faisceau ultrasonore se trouve alors en chaque point de sa trajectoire (ou du balayage), perpendiculaire a la surface de la cornee. Lorsque ['angle oc varie de -45 a +45 , le systeme permet de balayer la totalite de la
cornee et les jonctions sclere-cornee (limbes).
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La longueur de la biellette 14 determine le rayon de courbure de la trajectoire du support 21 de la sonde 4. Le rayon de courbure de la trajectoire de la sonde 4 peut etre modifie en agissant sur la position de la sonde 4 dans son support 21 (distance d sur la figure 7), de telle sorte que cette trajectoire puisse s'adapter a la fois a la courbure de la cornee et a celle de la refine (environ 12 mm de rayon). En utilisant des sondes 4 de distance focale appropriee, le systeme est capable d'explorer aussi bien la cornee que la retine, a tres haute
resolution spatiale.
La modification du rapport des diametres des poulies 15 et 20 permet de faire varier l'etendue de la zone balayee. Il est ainsi possible de balayer une zone plus large sur la cornee sans modifier la mecanique generant le mouvement (figure 8). En prenant 10 mm comme rayon de courbure pour la trajectoire de la face avant de la sonde 4, et un debattement maximal de _ 45 , la corde C exploree sur la cornee est de 11. 5 mm avec un rapport de poulie unitaire, et de
13.2 mm avec un rapport de poulie de 1,1 (corde C2).
De plus, cette modifcation permet de maintenir l' axe du faisceau ultrasonore perpendiculaire a la cornee en tout point, compte tenu du fait que la cornee ne possede pas le meme rayon de courbure en tout point de sa surface (le rayon de courbure est plus petit au centre qu'a la peripherie) grace au changement progressif de ['orientation de la sonde 4. Avec une trajectoire arciforme de rayon de courbure fixe egal au rayon de courbure moyen de la cornee, l'axe du faisceau ulkasonore n'est plus rigoureusement perpendiculaire a la cornee 1,
en particulier a sa peripherie.
Si le rapport des diametres des poulies 15, 20 n'est plus egal a 1, mais egal a (1 + k), alors les axes de la sonde 4 et de la biellette 14 ne vent plus paralleles, mais presentent entre eux un angle = a.k. La sonde presente alors un angle
= a.(l + k) par rapport a l'axe II' (fgure 7).
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Lorsque k est superieur a 0, ['angle augmente proportionnellement a oc, et le
rayon de courbure de la trajectoire de la face avant de la sonde 4 diminue.
Pour l'imagerie de la cornee, le rayon de courbure de la trajectoire de la face avant de la sonde 4 doit au contraire augmenter quand on se rapproche de la jonction cornee - sclere. Par consequent, k doit etre negatif, et la poulie 20 doit
avoir un diametre plus grand que celui de la poulie 15.
Dans ce cas, lorsque oc augmente, le rayon de courbure de la trajectoire de la l O face avant de la sonde 4 augmente en cours de balayage, et le faisceau reste en tout point perpendiculaire a la cornee. Le systeme permet done d'effectuer un balayage dont le rayon de courbure varie en fonction de la position de la sonde 4 par rapport au centre de la cornee (figure 7). Le faisceau ultrasonore devient
perpendiculaire a la surface de la cornee, notamment a sa peripherie.
De maniere generale, on obtient la formule: R2 = ((Rl + d). i p)- d avec R1 = rayon de courbure pour un rapport des diametres = 1 R2 = rayon de courbure maximum pour un rapport egal a 1 + k Grace a cette trajectoire arciforme dont le rayon de courbure n'est pas fixe, mais varie continuellement pendant le balayage (diametre des poulies 15 et 20 different), le systeme de balayage selon ['invention est adapte aussi bien a l'imagerie de la cornee qu'a celle de la refine avec un grand domaine
d'exploration, en gardant la resolution de la haute frequence (figure 9).
La figure 9 est une representation montrant la corde C4 exploree de la refine 1 par la sonde 4 pour un diametre identique des poulies 15, 20 (axes en traits interrompus) et pour un rapport de diametre de ces poulies egal a 1.1 (corde C3): Lorsque le rapport des diametres des poulies 15 et 20 est egal a 1.1, la
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corde C3 exploree avec une sonde 4 de 25 mm de focale est de 16.18 mm sur la retine. De plus, lorsque la sonde 4 est en position extreme de balayage (+ 45 ), ['angle d'incidence du faisceau ultrasonore par rapport a la normale a la refine en ce point n'est plus que de 2.4 . On est done quasiment perpendiculaire a la refine sur ['ensemble du balayage ce qui permet une
meilleure detection de la structure.
Pour realiser un balayage 3-D des structures de la cornee et de la retine, ['ensemble du systeme mecanique decrit precedemment effectue une rotation
d'un angle variant de 0 a 180 autour de l'axe II' a ['aide du moteur M2.
Avantageus ement, les moteurs M et M2 p ourront cons ister en de s moteurs pas a pas pilotes en micropas programmables. A titre d'exemple, le pas en rotation peut etre egal a 0.032 . Une resolution mecanique optimale de 20,um (au niveau de la cornee) permet de realiser un balayage arciforme 2-D de frequence 8 Hz et un balayage 3-D sur 180 diune cornee de 15 mm d'arc en
moins de 20 secondes.
L'ensemble des pieces de la mecanique de balayage, les moteurs M, M2, la sonde ultrasonore 4 et son module d'excitation deporte, vent loges dans un tube 30 par exemple de longueur 20 cm et de diametre 65 mm. Ces dimensions permettent au clinicien de tenir le dispositif a la main et d'obtenir
un appareil maniable.
L'ensemble du dispositif est maintenu vertical a ['aide d'un bras de suspension articule non represente. Un systeme mecanique permet de deplacer et d'orienter le dispositif selon trots degree de liberte et d'optimiser le positionnement de la sonde par rapport a l'acil du patient. En particulier, le reglage de la focalisation du faisceau ultrasonore sur la cornee peut etre obtenu
par un deplacement vertical manuel ou motorise de ['ensemble du dispositif.
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Pour ['exploration de ['ceil, le patient est en position allongee sur le dos (decubitus dorsal) et le dispositif est rapproche a ['aide du bras de suspension flexible puis positionne a ['aide du systeme de mouvement a trots degree de liberte. Une fois que le positionnement sonde- cornee est optimise, le dispositif est maintenu en position en vue de ['exploration 3-D de l'acil. L'acil examine doit etre immobile durant le temps de ltexamen. Pour ceci, le patient
pourra par exemple regarder fixement une mire optique.
Une cupule 31 (figure 5) est fixee sur le tube 30 pour permettre l'examen en mode immersion. La cupule 31 contient le liquide de couplage necessaire a la propagation des ultrasons et protege ['ceil des mouvements de la sonde 4. La forme de cette cupule est choisie de telle sorte qu'elle permette de maintenir une distance de securite entre ['ceil et la sonde 4. Wile est transparente, permettant ainsi au clinicien de controler visuellement la distance entre la
sonde et l'acil.
Sur cette cupule 31 est fixee une membrane transparente 32 realisee en une matiere qui n'attenue pas les ultrasons de haute frequence. Cette membrane fine, resistante, souple et impermeable 32 confine le liquide de couplage tout en permettant de proteger l'aeil de tout risque de contamination virale, et de
contact accidental avec d'eventuelles pieces mecaniques.
La membrane comme la cupule vent realisees avec des materiaux biocompatibles. La focalisation du faisceau ultrasonore sur les structures de l'acil est controlee directement sur ['image. Une securite par software est prevue permettant d'arreter le balayage en cas de detection d'un echo indiquant que la cornee est trop proche de la sonde. La position en temps (retard) de ltecho de la cornee est detectee a tout instant, et les moteurs de deplacement vent arretes des que la distance sonde - cornee atteint un certain seuil (2 mm par exemple). Une
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alarme sonore peut egalement accompagner l'arret des moteurs pour alerter l'operateur. L'exploration a haute resolution de la cornee, de l'epithelium et des tissue du segment anterieur est realisee avec une sonde de haute frequence (SO a
MHz) de course focale (6 a 10 mm).
L'exploration de la refine et des structures du pole posterieur P2 peut etre effectuee avec une sonde de frequence allant de 10 a 50 MHz dont la distance focale varie entre 25 et 30 mm. En utilisant une sonde de longue focale et de haute frequence et en variant la distance sonde-acil, il est possible d'explorer en 3-D et a haute resolution non seulement la refine mais egalement une partie de la cornee et de la chambre anterieure P.
A titre d'exemple, la sonde ultrasonore 4 pourra etre excitee par un emetteur-
recepteur 8, 9 a large bande passante (100-200 MHz). Les signaux radio frequence reflechis par les tissue vent numerises par la carte de numerisation (bloc 10) capable de fonctionner jusqu'a une frequence d'echantillonnage de 500 MHz avec une resolution de 8 bits. Le processeur 6 enregistre les donnees numerisees, calcule puis affiche les images. Un programme software implante dans le processeur 6 permet de parametrer les acquisitions 2-D et 3-D et les differentes cartes presentes sur la machine puis de traiter les informations en
vue d'un affichage 2-D et 3-D.
En effectuant un balayage de la totalite de l'arc corneen, on obtient ainsi une
image d'une coupe de la cornee, montrant simultanement les deux angles irido-
corneens. En agissant ensuite sur le moteur de rotation, on peut acquerirdifferentes coupes sur tout le perimetre de la cornee et ainsi obtenir une information tridimensionnelle. Toutes les procedures d'acquisition et de calcul ont ete optimisees pour une imagerie en temps reel. Le systeme permet de
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realiser huit coupes par seconde et un balayage complet de la cornee en moins
de 20 secondes.
En utilisant des algorithmes de traitement d'image specifiques aux donnees acquises, il est possible de reconstruire les contours des structures et de
representer des images volumiques et des informations quantitatives en 3D.
La cartographic de l'epaisseur de la cornee (utile pour le controle de la chirurgie refractive par laser), la mesure du volume de la chambre anterieure P (suivi du glaucome) et le suivi de ['evolution du volume et de la morphologic des tumeurs du segment anterieur et du pole posterieur P2 vent
possibles avec le systeme developpe.
En plus de la biometric volumique de haute precision, la numerisation a haute frequence du signal ultrasonore et son exploration en frequence a ['aide d'algorithmes specifiques de traitement du signal donnent la possibilite de caracteriser les tissue pathologiques par les parametres acoustiques
(attenuation et retrodiffusion des ultrasons).
Le systeme precedemment decrit allie done a la fois la rapidite, la precision et la possibilite d' explorer de larges zones (limbe a limbe au niveau du segment anterieur) en 2-D ou en 3-D. Il permet la visualisation des structures du segment anterieur, et egalement de celles du pole posterieur P2 et rassemble les avantages suivants: - Ce systeme permet d'effectuer un balayage arciforme dont le rayon de courbure varie progressivement en fonction de la position de la sonde ultrasonore par rapport au centre de la cornee. Ce qui permet de s'affranchir de la perte de signal observee sur les appareils actuels, et une imagerie parfaite de la totalite de la cornee (respect de la geometric aspherique de la cornee) . Ce systeme permet egalement une meilleure exploration de la
refine que les appareils actuels.
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- Ce systeme est compact, maniable, peu encombrant, flexible et evolutif.
- I1 possede trots degree de liberte permettant le mouvement et le positionnement de la sonde par rapport a l'acil. - L'examen peut etre realise en position allongee: Grace a l'utilisation de la cupule 31 et de la membrane 32 transparentes, etanches et biocompatibles, ['ceil est visible par le clinicien qui peut controler visuellement la position de ['ceil par rapport a la sonde. L'examen est simple, n'est pas contraignant
mais confortable pour le patient.
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Rev en d i c ati o n s 1. Systeme pour le deplacement d'un objet le long d'une trajectoire arciforme a courbure variable, caracterise en ce qu'il comprend: - une premiere structure mobile (14) entratnee en rotation par un premier moyen d'entranement (M), autour d'un premier axe de rotation (XX'), - une deuxieme structure mobile (17) montee rotative sur la premiere structure mobile (14) autour diun deuxieme axe (YY') parallele au premier et situe a une distance predeterminee de celui-ci, - une structure de support (21) de ['objet (4) montee rotative sur la deuxieme structure (17) autour d'un troisieme axe (ZZ') parallele au second et situe a une distance predeterminee de celui-ci, - un premier moyen de couplage (25) apte a entraner la seconde structure mobile (17) en rotation autour du deuxieme axe (YY') en fonction du mouvement de rotation de la premiere structure mobile (14) autour du premier axe (XX'3, - un deuxieme moyen de couplage (23) distinct du premier, apte a entraner la structure support (21) de ['objet (4) en rotation autour du troisieme axe (ZZ') en fonction du mouvement de rotation de la
deuxieme structure mobile (17) autour du deuxieme axe (YY').
2. Systeme selon la revendication 1, caracterise en ce que le rapport de transmission d'au moins l'un des moyens de
couplage (23, 25) est reglable.
3. Systeme selon l'une des revendications 1 et 2,
caracterise en ce que le premier moyen de couplage comprend une premiere poulie (24) coaxiale au premier axe et solidaire de la partie statorique de l'organe d'entramement (M), une deuxieme poulie (18) coaxiale au deuxieme
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axe (YY') et solidaire de la deuxieme structure mobile (17) et une premiere courroie (25), eventuellement crantee, passant autour desdites premiere et
deuxieme poulies.
4. Systeme selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que le deuxieme moyen de couplage comprend une troisieme poulie (palier 15) coaxiale au deuxieme axe (YY') et solidaire de la premiere structure mobile (14), une quatrieme poulie (20) coaxiale au troisieme axe (ZZ') et solidaire de la structure porte objet, et une deuxieme courroie (23), eventuellement crantee, passant autour desdites troisieme et quatrieme poulies (20).
S. Systeme selon l'une des revendications 3 et 4,
caracterise en ce qu'au moins l'un des moyens de couplage comprend des
poulies de diametres differents.
6. Systeme selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce qu'au moins l'un des moyens de couplage comprend des
poulies a diametre variable.
7. Systeme selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que la structure statorique des premiers moyens d'entramement (M) est montee rotative autour d'un quatrieme axe (II') orthogonal aux susdits premier (XX'), deuxieme (YY') et troisieme (ZZ') axes,
de telle sorte qu'un balayage 3D soit effectue.
8. Systeme selon la revendication 7, caracterise en ce que la susdite structure statorique est entranee en rotation par
des deuxiemes moyens d'entranement (M2).
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9. Systeme selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que le susdit objet (4) consiste en une sonde d'echographie oculaire. 10. Systeme selon la revendication 9, caracterise en ce que la susdite trajectoire arciforme est adaptee a la forme de la cornee d'un ceil, et en ce que la susdite sonde est maintenue axee
perpendiculairement a la cornee et/ou de la refine de cet acil.
11. Systeme selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que ladite sonde comprend un transducteur piezoelectrique qui recoit des impulsions electriques provenant d'un generateur (8) et qui engendre des ondes ultrasonores, et en ce que lesdites ondes reflechies et/ou diffusees par les differents milieux traverses par les ondes ultrasonores vent detectees par des moyens de detection de la sonde qui transmettent des signaux electriques correspondents, a destination d'un amplificateur 8 et d'un circuit effectuant successivement une numerisation (bloc 10), un flkage (bloc 11) et un traitement (bloc 6) des signaux avant leur application a un processeur
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