FR2869521A1 - Dispositif pour la mesure de l'elasticite d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12), notamment l'élasticité de la prostate (4), ou plus généralement tous milieux élastiques présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore, du type comprenant un actionneur électrodynamique (1) relié à au moins un transducteur ultrasonore (3) apte à générer au moins une onde de cisaillement selon un axe de vibration, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore (3) est relié audit actionneur électrodynamique (1) par l'intermédiaire d'un bras de liaison (2) présentant un axe de pénétration parallèle à l'axe du conduit de sorte que ledit transducteur ultrasonore (3) présente un axe de vibration disposé par rapport audit axe de pénétration dudit bras de liaison (2) selon un angle compris entre 45 degrés et 135 degrés.

Description

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DISPOSITIF POUR LA MESURE DE L'ELASTICITE D'UN ORGANE HUMAIN OU ANIMAL AU TRAVERS D'UN CONDUIT La présente invention se rapporte au domaine de la mesure des propriétés viscoélastiques des tissus mous.

La présente invention est destinée notamment au diagnostic de la présence de tumeurs dans un organe, à l'aide au positionnement des dispositifs de traitement et au guidage de la biopsie de l'organe.

La présente invention s'applique en particulier, mais non exclusivement, à la prostate.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus répandu chez les hommes en Europe. Son dépistage est particulièrement controversé. Parmi les méthodes couramment employées à ce jour, peuvent être cités les techniques de dosage d'antigène spécifique (PSA), la biopsie au moyen d'échographie, le toucher rectal, ...

Le dosage d'antigène spécifique de la prostate (PSA) indique un dysfonctionnement de cette dernière. De nombreuses méthodes de dépistage ou de diagnostic d'une tumeur ou d'une pathologie bénigne de la prostate reposant sur cette valeur de PSA sont développées.

On connaît en particulier la demande de brevet français FR2780791 laquelle concerne une méthode de diagnostic d'un adénocarcinome de la prostate chez un patient humain mâle, sans pratiquer de biopsie prostatique, qui utilise la protéine PSA (prostate specific antigen) présente dans le sang, le sérum, l'urine ou le liquide séminal du patient. Elle consiste a: a) mesurer le niveau de PSA libre total, c'est-à-dire clive ou non clive; b) mesurer le niveau de tout ou partie du PSA libre clive; c) calculer la proportion de PSA libre clive par rapport au PSA libre total, et de diagnostiquer que le patient est atteint d'un adénocarcinome de la prostate, lorsque ce rapport est inférieur ou égal a une valeur de référence, ou atteint d'une pathologie bénigne de la prostate, telle qu'une hypertrophie bénigne de la prostate, lorsque ce rapport est supérieur a la valeur de référence. Il est également possible de calculer la proportion de PSA libre non clive par rapport au PSA libre total ou la proportion de PSA libre clive par rapport au PSA libre non clive ou au PSA total ou au PSA complexe.

Or, il est à ce jour reconnu qu'il n'est pas possible d'affirmer la présence d'une tumeur sur la base de la détermination d'un taux de PSA et ce, même en présence d'un taux élevé.

De la même manière, le diagnostic du cancer de la prostate à l'aide d'une biopsie s'avère difficile, et le risque de ne pas diagnostiquer un cancer existant reste important. En effet, les biopsies sont à l'heure actuelle pratiquées de manière statistique: 6 voire 12 biopsies au cours du même examen en différents endroits de la prostate. Les guider permettrait de réduire le nombre de biopsies nécessaires et également de limiter le nombre de tumeurs non détectées par défaut d'échantillonnage.

Cependant, il n'existe pas à ce jour de dispositif satisfaisant permettant un tel guidage.

De même, l'échographie utilisée indépendamment, ne permet pas de détecter de manière fiable les tumeurs dont l'échogénéicité n'est pas systématiquement différente de celle du tissu prostatique sain. Pour pallier cet inconvénient, certaines équipes ont testé des agents de contraste afin de mettre en évidence la vascularisation des zones tumorales, mais les niveaux de sensibilité et spécificité obtenus restent insuffisants.

2869521 3 La technique consistant à effectuer un toucher rectal constitue également une méthode limitée dans ce sens que, à moins que la zone dure ne soit très étendue, cette technique ne permet de déceler que les tumeurs proches de la paroi du rectum..

D'autres méthodes sont actuellement développées, comme par exemple le procédé de diagnostic in vitro et/ou de pronostic du cancer de la prostate à partir d'un échantillon de cellules d'origine prostatique récoltées de manière non invasive dans les urines ou de manière peu invasive via une aiguille à biopsie, décrit dans la demande de brevet français FR2810677. Le procédé comprend la recherche d'altérations chromosomiques détectées par perte d'hétérozygotie, à partir des ADN extraits de cellules prostatiques, sur au moins quatre régions chromosomiques indépendantes. Elle porte aussi sur un kit permettant une mise en oeuvre du procédé, et l'utilisation d'un tel kit pour nourrir une base de données rassemblant les données phénotypiques et génotypiques de patients, et guider un traitement anticancéreux. Cependant, cette technique présente les mêmes inconvénients que ceux inhérents à l'analyse du taux de PSA et à la biopsie, le diagnostic d'une tumeur restant alors relativement incertain.

Afin de remédier aux inconvénients des méthodes actuelles, la présente invention entend proposer un procédé et un dispositif associé reposant sur la mesure de l'élasticité de l'organe à examiner.

On connaît de la demande de brevet internationale WO2004/016176 un dispositif pour la mesure de l'élasticité d'un organe considéré comme milieu homogène tel que le foie. Ledit dispositif comprend au moins un palpeur comportant un transducteur ultrasonore, au moins un capteur de position, un actionneur pour le 2869521 4 déclenchement dudit dispositif, relié par liaison filaire à une source d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur électrodynamique asservi, fixé au transducteur ultrasonore, apte générer un coup basse fréquence transitoire présentant une gamme de fréquence comprise entre 1 Hz et 5000 Hz.

Cependant, un tel dispositif n'est pas adapté à la mesure de l'élasticité d'un organe comportant une tumeur, un tel organe constituant un milieu hétérogène.

En outre, un tel dispositif n'est pas adapté à mesurer l'élasticité de tous les organes, notamment lorsque lesdits organes ne sont accessibles qu'au travers d'un conduit. En effet, de par sa constitution, le dispositif décrit dans WO2004/016176 n'est pas adapté à l'utilisation dans un conduit. En tout état de cause, il ne pourrait fonctionner que dans le cas particulier où l'organe est situé au bout du conduit du fait que i) le transducteur d'imagerie est orienté suivant l'axe principal du dispositif, soit vers l'extrémité du conduit, ii) la vibration est engendrée suivant l'axe principal du dispositif.

Lorsque l'organe est situé derrière la paroi sur le bord latéral du conduit, la vibration est transverse au regard de l'organe. Cette disposition ne s'avère donc pas favorable à la formation des ondes élastiques basse fréquence utilisées en élastographie.

La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif permettant de localiser une tumeur et ce, quelle que soit la nature de la tumeur, sa forme et sa densité, qu'elle soit palpable ou non, ou seulement accessibles par un conduit.

2869521 5 La présente invention a également pour but de proposer un dispositif permettant d'aider au positionnement de matériels de traitement.

La présente invention a également pour but de proposer un dispositif permettant de guider les appareils de thérapie et de prélèvement (biopsie) .

Pour ce faire, la présente invention concerne, dans son acceptation générale, un dispositif pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit, et notamment l'élasticité de la prostate, ou plus généralement tous milieux élastiques présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore, du type comprenant un actionneur électrodynamique relié à au moins un transducteur ultrasonore apte à générer au moins une onde de cisaillement selon un axe de vibration, et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que ledit transducteur ultrasonore est relié audit actionneur électrodynamique par l'intermédiaire d'un bras de liaison présentant un axe de pénétration parallèle à l'axe du conduit de sorte que ledit transducteur ultrasonore présente un axe de vibration disposé par rapport audit axe de pénétration dudit bras de liaison selon un angle compris entre 45 degrés et 135 degrés.

Par axe de vibration , on entend l'axe suivant le long duquel sont engendrées les ondes élastiques basse fréquence dites de cisaillement et dont les paramètres de la propagation (vitesse, atténuation, etc) dépendent des caractéristiques viscoélastiques du milieu.

Par axe de pénétration , on entend l'axe suivant lequel est orienté ledit dispositif.

De préférence, le bras de liaison est un bras articulé.

2869521 6 De préférence, l'axe de vibration dudit transducteur ultrasonore est perpendiculaire audit axe de pénétration dudit bras de liaison.

Avantageusement, le transducteur ultrasonore est un transducteur du type couronne, matrice 2D, barrette linéaire ou convexe, monoélément, multiélément.

De préférence, ledit dispositif comporte en outre un milieu élastique intermédiaire entourant au moins en partie ledit transducteur ultrasonore, ledit milieu intermédiaire étant transparent aux ultrasons. Le milieu intermédiaire présentera avantageusement un module d'Young voisin de celui de l'organe dont l'élasticité est à mesurer. Le module d'Young sera avantageusement compris entre 1 kPa et 100 kPa, et de préférence de l'ordre de 10 kPa.

Avantageusement, ledit milieu intermédiaire est constitué d'un polymère de type polyacrylamide.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend un module de commande d'un moteur auxiliaire actionnant le déplacement dudit dispositif en translation et/ou en rotation.

Avantageusement, ledit dispositif est associé à un module de contrôle de la vibration (module d'asservissement ou autre) et un module d'émission et de réception ultrasonores.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, lorsque ledit dispositif comporte un module d'émission et de réception des ultrasons, un module de commande du moteur auxiliaire et/ou un module de contrôle de la vibration, ces derniers seront reliés à une unité de contrôle et de visualisation d'une image en 2D ou 3D de l'élasticité de l'organe mesuré.

Avantageusement, ledit dispositif comporte une enveloppe extérieure de protection.

2869521 7 Avantageusement, ledit dispositif est couplé avec un dispositif de traitement, de diagnostic ou d'imagerie.

La présente invention porte également sur un procédé pour le calcul de l'élasticité d'un organe humain ou animal, notamment de la prostate, ou plus généralement de tous milieux élastiques présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore, à partir d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, ledit dispositif comportant au moins deux transducteurs, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes; - émission par ledit actionneur électrodynamique (1) d'une sollicitation mécanique, - émission de séries de tirs ultrasonores séquentiels et/ou simultanés par ledit transducteur (3) - acquisition des échos ultrasonores réfléchis par les particules contenues dans l'organe, calcul des déplacements et/ou des déformations et/ou des vitesses de déplacement et/ou des vitesses de déformations engendrés dans l'organe, calcul de l'élasticité de l'organe.

Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de superposition de l'élasticité calculée avec une image de l'organe obtenue par imagerie, du type IRM, échographie.

On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ciaprès à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées: 2869521 8 la figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de mesure de l'élasticité d'une prostate selon l'invention; les figures 2a et 2b illustrent des vues en coupe transversale selon l'axe AA' selon deux positions du transducteur par rapport à la prostate; la figure 3 illustre une représentation schématique de la reconstruction de l'image 2D ou 3D de l'élasticité de la prostate; les figures 4a et 4b illustrent respectivement une vue de face et une vue de profil d'un transducteur mixte constituant le dispositif selon l'invention; les figures 5a et 5b illustrent respectivement une vue schématique de la déformation du front d'onde lors de son passage au travers d'un milieu hétérogène, c'est-àdire comportant une tumeur, et d'un milieu homogène; la figure 6 illustre une vue de face d'un transducteur en nid d'abeille à quatre éléments; et les figures 7, 8 et 9 illustrent des séquençages de tirs ultrasonores par un transducteur comprenant quatre éléments.

L'exposé qui suit concerne l'application du dispositif selon l'invention à la mesure de l'élasticité de la prostate d'un patient afin de localiser une tumeur.

Bien entendu, l'application du dispositif à la prostate est donnée ici à titre d'exemple, la présente invention s'appliquant à tout type d'organe présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore.

Les figures 1 et 2 illustrent le dispositif (100) selon l'invention pour la mesure de l'élasticité de la prostate au travers du rectum.

2869521 9 Ledit dispositif (100) est constitué d'une première partie dite partie de pénétration (110) destinée à pénétrer dans le rectum du patient, et une seconde partie (111) destinée à rester à l'extérieur du corps du patient, nommée par la suite partie externe .

La partie de pénétration (110) comprend un transducteur ultrasonore (3) destiné à générer une onde de cisaillement (onde élastique basse fréquence) selon un axe de vibration (11) et à procéder aux acquisitions ultrasonores. Ledit transducteur ultrasonore (3) est relié à un actionneur électrodynamique (1), disposé dans la partie externe (111) dudit dispositif (100), par l'intermédiaire d'un bras de liaison (2) articulé. Avantageusement, l'articulation consiste en une rotule.

Ledit bras articulé (2) présente un axe de pénétration (9) parallèle à celui du rectum dans lequel la partie de pénétration (110) dudit dispositif (100) doit être insérée. Ledit transducteur ultrasonore (3) est alors disposé à l'extrémité du bras de liaison (2) de sorte à présenter un axe de vibration (11) perpendiculaire à l'axe de pénétration (6) dudit bras de liaison (2).

Ainsi, l'actionneur électrodynamique (1), lorsqu'il est activé par une unité de commande, sollicite mécaniquement en un mouvement de vibration le transducteur ultrasonore (3) par l'intermédiaire du bras de liaison (2) . Pendant la propagation de la vibration, le transducteur ultrasonore (3) émet des signaux ultrasonores en direction de la prostate, selon la direction du transducteur ultrasonore (3). La sollicitation a lieu dans la direction de l'axe de vibration. L'amplitude varie typiquement entre 1 pm et 10 mm, et plus généralement autour de 1 mm crête à crête. La fréquence centrale sera typiquement comprise entre 1 Hz et 5000 Hz, plus généralement autour de 50 Hz. Elle pourra par ailleurs être transitoire, continue ou à distance (palpation à 2869521 10 distance) auquel cas le transducteur ultrasonore produit l'onde élastique basse fréquence sans être sollicité mécaniquement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif (100) comprend en outre un module de commande d'un moteur auxiliaire actionnant le déplacement dudit dispositif (100) en translation et/ou en rotation. L'utilisation d'un moteur auxiliaire (non représenté) permet ainsi la réalisation de mesures de l'élasticité à 2D voire 3D. Ainsi, après balayage spatial de la prostate, il est possible de reconstruire l'image 2D (voire 3D) de l'élasticité et de superposer les pixels (voxels) qui restituent l'information d'élasticité à une image échographique standard. Le temps d'obtention de l'image d'élasticité dépend du nombre de déplacements réalisés. En particulier, si une image 2D doit être obtenue en élastographie impulsionnelle et qu'elle compte 128 lignes, il faudra au minimum 128 x 100 ms soit 12,8 s pour effectuer l'acquisition car l'onde de cisaillement s'atténue en moins de 100 ms. En revanche, pour obtenir une information 3D, sur 32 coupes de 128 lignes par exemple, il faudra compter 12,8 x 32, soit 409,6 secondes. La reconstruction de l'image 2D ou 3D de l'élasticité de la prostate est illustrée par la figure 3.

Avantageusement, ledit dispositif (100) comporte un milieu solide élastique (6) disposé dans la partie de pénétration (100) de manière à former un espacement entre ledit transducteur ultrasonore (3) et la paroi du rectum (12). Ce milieu intermédiaire (6), transparents aux ultrasons, est destiné à éloigner la zone de mesure de manière à limiter les effets de diffraction. Il est constitué par exemple d'un polymère de type polyacrylamide ne contenant pas de particules diffusant les ultrasons. Son élasticité (module d'Young) sera par ailleurs choisie voisine de celle du milieu à étudier. En 2869521 11 général, le module d'Young du milieu choisi sera compris entre 1 kPa et 100 kPa, et sera plus généralement de l'ordre de 10 kPa. Les figures 2a et 2b illustrent un milieu intermédiaire de la forme d'un cylindre tronqué. Il est entendu que cette forme est donnée ici à titre d'exemple, d'autres formes du milieu intermédiaire pouvant être adoptées. Il pourra notamment être envisagé un milieu entourant ledit transducteur.

Avantageusement, ledit dispositif (100) peut être couplé à des dispositifs annexes. Il peut s'agir par exemple d'un système d'imagerie, aidant ainsi à la localisation de tumeurs. Il pourra être également employé conjointement à un dispositif de traitement, comme par exemple les dispositifs utilisant des rayons, ou un dispositif de diagnostic, de prélèvement.

Avantageusement, ledit dispositif (100) est associé à un module de contrôle de la vibration (typiquement un module d'asservissement associé à un capteur de position et/ou d'un capteur de pression), un module d'émission et de réception ultrasonores, ainsi qu'un module de traitement.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le module d'émission et de réception des ultrasons, le module de commande du moteur auxiliaire ainsi que le module de commande du moteur auxiliaire sont reliés à une unité de contrôle et de visualisation d'une image en 2D ou 3D de l'élasticité de l'organe mesuré.

Différents types de transducteurs (3) monoélément ou multiélément peuvent être utilisés dans le dispositif (100) de l'invention. Il peut s'agir par exemple, et de manière non limitative, d'un transducteur du type couronne, annulaire, matrice 2D, barrette linéaire ou convexe, d'un transducteur monoélément, triélément, d'un transducteur en nid d'abeille, etc. Il est à noter 2869521 12 que par transducteur couronne, on entend également le transducteur annulaire dont la partie centrale n'est pas active, ladite partie centrale pouvant être par ailleurs mobile de manière à engendrer la sollicitation mécanique.

Selon une configuration préférée de l'invention, ledit dispositif (100) comprend un transducteur du type mixte comme illustré sur les figures 4a et 4b. Il s'agit d'un transducteur comportant une partie mobile (13) donnant l'excitation mécanique entourée de plusieurs transducteurs fixes (14) (au nombre de 4 dans l'exemple illustré). La partie mobile (13) est séparée des transducteurs fixes (14) par un matériau plastique (15) de type Téflon pour favoriser le glissement de l'ensemble.

L'avantage d'un tel transducteur est de permettre de mesurer les dérivées secondes spatiales suivant x, y et z sans avoir à utiliser toute la surface du transducteur pour donner le coup car les dimensions importantes de l'ensemble augmenteraient considérablement les effets de diffraction. La distance a varie entre 1 mm et 20 mm, plus généralement autour de 6 mm. Les transducteurs peuvent être focalisés naturellement ou par construction et leurs axes sont de préférence parallèles à l'axe de la partie mobile.

Avantageusement, la partie mobile (13) est un transducteur.

1l va être décrit à présent le procédé pour le calcul de l'élasticité de la prostate avec le dispositif (100) précédemment décrit. Ce calcul sera effectué lorsque le dispositif (100) est muni i) d'un transducteur dont les centres des éléments sont disposés au centre et aux coins d'un carré, et ii) d'un transducteur en nid d'abeille comprenant quatre éléments (Tl, T2, T3, T4).

Bien entendu, le choix de ces transducteurs est donné ici à titre d'exemple.

2869521 13 Le procédé consiste à effectuer successivement les opérations suivantes: - émettre la vibration qui engendre la propagation de l'onde élastique basse fréquence, - émettre des séries de tirs ultrasonores et acquérir les échos ultrasonores avec le ou les transducteurs à une cadence comprise entre 10 Hz et 50 kHz, plus généralement autour de 4 kHz. La fréquence centrale des ultrasons sera de préférence comprise entre 500 kHz et 20 MHz, plus généralement autour de 5 MHz. Comme nous le verrons un peu plus loin, il sera procédé à des séquences de tirs ultrasonores différentes (tirs simultanés ou séquentiels), selon le nombre de transducteurs utilisés dans le dispositif (100) et l'importance des échos parasites et des couplages inter éléments, - calculer les déplacements et/ou les déformations et/ou vitesses de déplacements et/ou les vitesses de déformations engendrés dans le milieu par une technique de type intercorrélation, autocorrélation ou tout autre technique de mesure des déplacements associées éventuellement à une dérivation. Cette technique ne sera pas développée dans la présente Demande, celle-ci étant décrite en détail dans les demandes de brevet français FR2843290 et FR2844178), - en cas de déclenchement de manière séquentielle des acquisitions à partir des éléments (figure 7), effectuer une interpolation temporelle des déplacements et/ou les vitesses de déformations mesurés pour le calcul des échantillons en un même instant tous les transducteurs, - inverser les données pour calculer paramètres de propagation de l'onde élastique basse sur les 2869521 14 fréquence et plus généralement l'élasticité de cisaillement qui permet de connaître le module d'Young.

Préalablement au calcul des déplacements et/ou déformations et/ou vitesses de déplacements et/ou vitesses de déformations, il pourra être nécessaire, le cas échéant de compenser le déplacement relatif du ou des transducteurs mobiles.

En faisant l'hypothèse que les ondes de compression sont négligeables et que le milieu est isotrope, l'élasticité est calculée à partir de la formule suivante.

d2 d d2d d2d p d = ,uàd = ,ua + 2.±--T. (1) où p est la densité, fia. le module de cisaillement d le déplacement suivant la direction z parallèle à l'axe ultrasonore au point (x,y,z).

Un organe comprenant une tumeur constitue un milieu hétérogène. En effet, les tumeurs représentent des zones aptes à déformer fortement le front de l'onde de cisaillement, comme l'illustrent les figures 5a et 5b. Cette déformation est prise en compte dans le calcul du laplacien de d.

Ainsi, dans le cas du transducteur dont les centres des éléments sont disposés au centre et aux coins d'un carré (figure 4), les dérivées spatiales du déplacement et/ou des vitesses de déplacement et/ou des vitesses de déformations et/ou des déformations (noté d) suivant toutes les directions peuvent être calculées car d (x, y, z) peut être mesuré de part et d'autre de l'axe de vibration. La discrétisation spatiale peut être menée de la manière suivante: 2869521 15 2d (O,O,z,t) d(a,0,z,t)+d(-a,,0,z,t) - 2d(0,O,z,t) dx2 a2 a2d (0,0,z, t) d(0,a,z,t)+d(0,-a,z,t) -2d(0,0,z,t) dy a2 d(0,O,z,t)= d(O,O,z+a, t)+d(O, OO,z-a,t)-2d(0,O,z,t) dz2 z Le laplacien vaut alors: z z z Ad(z)= (O,O,z, t)+ d(O,O,z,t)+ az2 d(O,O,z,t) (3) d(0, a, z,t) + d(0,-a,z,t) +d(a,O,z,t) Ad(z) = +d(-a, 0, z, t) + d(0,0, z + a, t) (4) a +d(0, 0, z - a, t) 6d(0, 0, z, t) où a est le pas du maillage.

La discrétisation temporelle donne: 2d(O,O,z,t) d(O,O,z,t+St)+d(O,O, Zt-St)-2d(0,0,z,t) (5) ( ) où 8t est le pas temporel, qui dépend de la 15 cadence des séries de tirs ultrasonores.

La vitesse à une profondeur z donnée est alors obtenue: z 2 d (O,O,z,t) V(z) = Ad(z) L'élasticité est alors calculée à partir de la formule suivante: E(z) = 3pV(z)2 (2) (6) 2869521 16 Dans le cas particulier d'un transducteur en nid d'abeille comprenant quatre éléments (Tl, T2, T3 et T4), les centres des éléments sont répartis au centre et sur les coins d'un triangle équilatéral (cf. Figure 6). La distance a sera de préférence choisie entre 1 mm et 20 mm, et plus généralement autour de 6 mm.

Le calcul du laplacien dans le cas où les éléments sont disposés au centre et aux coins d'un triangle équilatéral donne alors: zXd(z)= 4 d(O, a,z)+d(aa,z)+d( Via, a,z)-3d(0,0,z) 9a2 2 2 2 2 (8) +... 12 (d(0,0,z+a)+d(0,0,z-a)-2d(0,0,z)) a L'élasticité de l'organe mesuré est alors obtenue selon les mêmes calculs présentés dans le cas du transducteur dont les centres des éléments sont disposés au centre et aux coins d'un carré.

Comme précisé précédemment, le séquençage des tirs ultrasonores varie selon le nombre de transducteurs utilisés dans le dispositif (100) et les échos parasites en provenance de certains transducteurs.

En particulier, les tirs ultrasonores peuvent être réalisés simultanément sur les différents transducteurs, comme illustré sur la figure 8 si les échos parasites entre transducteurs adjacents sont suffisamment faibles.

Si ces échos parasites ne sont pas suffisamment faibles ou le couplage inter-éléments trop élevé, il sera préférable de réaliser de manière séquentielle les tirs ultrasonores de chacun des éléments constituant le transducteur, comme illustré sur la figure 7. Il est à noter toutefois qu'en cas de déclenchements 2869521 17 séquentiels, il est préférable d'utiliser un nombre réduit de transducteurs (3 à 4). En effet, du fait qu'il faut attendre que tous les transducteurs aient tiré avant d'effectuer une nouvelle série d'acquisitions, il résulte que la cadence maximale (1/T) est diminuée. A titre d'exemple, si le temps nécessaire pour l'acquisition avec un transducteur est de 100 us et qu'il y a 4 transducteurs, il faut au moins 400 ps avant d'effectuer une nouvelle acquisition, la cadence ne pouvant alors être supérieure à 2.5 kHz (St = 400 us).

Dans le cas particulier d'un transducteur triélément où les éléments sont disposés aux coins d'un triangle équilatéral, l'élément central est alors obtenu synthétiquement en utilisant les trois éléments ensemble à l'émission et en sommant les signaux reçus. Le déclenchement des séquences suit le séquençage illustré sur la figure 9.

L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet.

Claims (2)

18 REVENDICATIONS

1. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12), notamment l'élasticité de la prostate (4), ou plus généralement tous milieux élastiques présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore, du type comprenant un actionneur électrodynamique (1) relié à au moins un transducteur ultrasonore (3) apte à générer au moins une onde de cisaillement selon un axe de vibration, caractérisé en ce que ledit transducteur ultrasonore (3) est relié audit actionneur électrodynamique (1) par l'intermédiaire d'un bras de liaison (2) présentant un axe de pénétration parallèle à l'axe du conduit de sorte que ledit transducteur ultrasonore (3) présente un axe de vibration disposé par rapport audit axe de pénétration dudit bras de liaison (2) selon un angle compris entre 45 degrés et 135 degrés.

2. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de vibration dudit transducteur ultrasonore (3) est perpendiculaire audit axe de pénétration dudit bras de liaison (2).

3. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le bras de liaison (2) est un bras articulé.

4. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2869521 19 3, caractérisé en ce que le transducteur ultrasonore (3) est un transducteur du type couronne, annulaire, matrice 2D, barrette linéaire ou convexe, monoélément, multiélément.

5. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) comporte en outre un milieu élastique intermédiaire (6) entourant au moins en partie ledit transducteur ultrasonore (3), ledit milieu intermédiaire (6) étant transparent aux ultrasons.

6. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit {12) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le milieu intermédiaire (6) présente un module d'Young voisin de celui de l'organe dont l'élasticité est à mesurer.

7. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le milieu intermédiaire (6) présente un module d'Young compris entre 1 kPa et 100 kPa, et de préférence de l'ordre de 10 kPa.

8. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit milieu intermédiaire (6) est constitué d'un polymère de type polyacrylamide.

2869521 20 9. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) est associé à un module de contrôle de la vibration.

10. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) est associé à un module d'émission et de réception ultrasonores.

11. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) comprend un module de commande d'un moteur auxiliaire actionnant le déplacement dudit dispositif (100) en translation et/ou en rotation.

12. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le module d'émission et de réception des ultrasons, le module de commande du moteur auxiliaire et/ou le module de contrôle de la vibration sont reliés à une unité de contrôle et de visualisation d'une image en 2D ou 3D de l'élasticité de l'organe mesuré.

13. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications 2869521 21 précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) comporte une enveloppe extérieure de protection (7).

14. Dispositif (100) pour la mesure de l'élasticité d'un organe humain ou animal au travers d'un conduit (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (100) est couplé avec un dispositif de traitement, de diagnostic ou d'imagerie.

15. Procédé pour le calcul de l'élasticité d'un organe humain ou animal, notamment de la prostate, ou plus généralement de tous milieux élastiques présentant un signal ultrasonore après illumination ultrasonore, à partir d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, ledit dispositif comportant au moins deux transducteurs, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes; - émission par ledit actionneur électrodynamique (1) d'une sollicitation mécanique, - émission de séries de tirs ultrasonores séquentiels et/ou simultanés par ledit transducteur (3), - acquisition des échos ultrasonores réfléchis par les particules contenues dans l'organe, - calcul des déplacements et/ou des déformations et/ou des vitesses de déplacement et/ou des vitesses de déformations engendrés dans l'organe, - calcul de l'élasticité de l'organe.

16. Procédé pour le calcul de l'élasticité d'un organe humain ou animal selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de superposition de l'élasticité calculée avec une image de l'organe obtenue par imagerie, du type IRM, échographie. 30