FR2920064A1 - Circuits d'emission/reception pour systemes echographiques. - Google Patents

Abstract

Emetteur/récepteur (20) destiné à servir dans un système d'échographie (10), l'émetteur/récepteur (20) étant conçu pour fonctionner en mode émission et en mode réception. L'émetteur/récepteur comprend un commutateur haute tension (52), un commutateur basse tension (54) et une résistance (56) couplée au commutateur haute tension et au commutateur basse tension.

Description

B08-0974FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Circuits

d'émission/réception pour systèmes échographiques Invention de : WODNICKI Robert Gideon Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 19 avril 2007 sous le n 11/737.414 CIRCUITS D'EMISSION/RECEPTION POUR SYSTEMES D'ECHOGRAPHIE

L'invention concerne d'une façon générale des systèmes d'échographie et, 5 plus spécifiquement, des circuits d'émission/réception dans des systèmes d'échographie. Un système d'imagerie échographique forme une image en acquérant des raies spectrales (ou des faisceaux) d'ultrasons. Les systèmes d'imagerie échographique classiques comprennent un réseau d'éléments transducteurs 10 d'ultrasons qui servent à émettre un faisceau d'ultrasons, puis à recevoir le faisceau réfléchi par l'objet étudié. Cette analyse comporte une série de mesures au cours desquelles les ultrasons focalisés sont émis, le système passe en mode réception après un cours laps de temps et les ultrasons réfléchis sont reçus, soumis à une formation de faisceau et traités pour permettre un affichage. 15 Pour l'imagerie échographique, le réseau comprend ordinairement de multiples éléments transducteurs disposés sur une ou plusieurs rangées et excités par des tensions séparées. En sélectionnant la temporisation (ou la phase) et l'amplitude des tensions appliquées, il est possible de commander les différents éléments transducteurs d'une rangée donnée pour produire des ultrasons qui se combinent pour 20 former des ultrasons résultants qui se propagent dans une direction vectorielle préférée et se concentrent dans une zone sélectionnée le long du faisceau. Les mêmes principes valent lorsque la sonde à transducteur est employée pour recevoir en mode réception les ultrasons réfléchis. Les tensions produites au niveau des éléments transducteurs de réception sont additionnées de façon que le 25 signal résultant soit une indication des ultrasons réfléchis par une seule zone focale de l'objet. Comme avec le mode émission, cette réception focalisée de l'énergie ultrasonique est réalisée en affectant des temporisations (et/ou des déphasages) et des gains séparés au signal provenant de chaque élément transducteur de réception. Les éléments transducteurs d'échographie sont ordinairement situés dans 30 une sonde portative à transducteurs qui est connectée par un câble souple à un dispositif électronique qui traite les signaux des transducteurs et génère des images échographiques. La sonde à transducteurs peut également comporter des circuits d'émission et de réception d'ultrasons. Les circuits d'émission comprennent généralement des composants à haute 35 tension qui servent à exciter les différents éléments transducteurs échographiques, et des circuits logiques numériques à basse tension, haute densité servent à fournir des signaux d'émission aux composants d'excitation à haute tension. Les composants d'excitation à haute tension fonctionnent ordinairement à des tensions atteignant environ + 100 volts, tandis que les circuits logiques à basse tension ont une tension de fonctionnement de l'ordre de 5 volts dans le cas d'une logique transistor-transistor (TTL). Les composants d'excitation à haute tension peuvent se présenter sous la forme de composants individuels ou de circuits intégrés, tandis que les circuits logiques à basse tension peuvent être réalisés sous la forme d'un circuit intégré séparé ou être combinés sur une seule puce avec les circuits haute tension.

Outre les circuits d'émission comportant les composants d'excitation à haute tension et les circuits logiques à basse tension, la tête de transducteur peut contenir des circuits analogiques de réception à basse tension, à faible bruit. Les circuits de réception à basse tension, comme les circuits logiques d'émission, ont ordinairement une tension de fonctionnement de l'ordre de 5 volts et peuvent être situés sur un circuit intégré séparé ou peuvent être fabriqués sur un circuit intégré monolithique avec les circuits logiques d'émission à basse tension. Les circuits d'émission/réception ont deux états. Dans l'état d'émission, les circuits d'émission/réception connectent les transistors de l'étage de sortie à l'élément transducteur échographique, tout en isolant le circuit de réception de l'impulsion d'émission à haute tension. Dans l'état de réception, les circuits d'émission/réception isolent les transistors de l'étage de sortie de l'élément transducteur échographique et connectent en revanche le circuit de réception à l'élément transducteur. Dans la plupart des systèmes d'imagerie échographique, les circuits d'émission/réception sont disposés dans le système, tandis que les éléments transducteurs sont disposés sur la sonde échographique. Pour une plus grande intégration, il est avantageux de disposer les circuits d'émission et/ou les circuits de réception également dans la sonde. La présence de composants à haute tension a pour effet que les circuits d'émission/réception nécessitent une plus grande surface. Pour loger les circuits d'émission/réception dans la sonde, il faut souvent réduire le nombre de canaux de traitement. Cependant, réduire le nombre de canaux de traitement conduit à une dégradation de la qualité de l'image. Par conséquent, on a besoin de circuits d'émission/réception compacts peu coûteux préservant la qualité de l'image.

En bref, selon une forme de réalisation de l'invention, il est proposé un émetteur/récepteur destiné à servir dans un système échographique. L'émetteur/ récepteur est agencé pour fonctionner en mode émission et en mode réception. L'émetteur/récepteur comprend un commutateur haute tension, un commutateur basse tension et une résistance couplée au commutateur haute tension et au commutateur basse tension. Dans une autre forme de réalisation, il est proposé un système d'échographie pour produire des images d'objet. Le système d'échographie comprend une sonde servant à émettre et recevoir des ultrasons et un processeur d'image conçu pour générer une image échographique de l'objet. La sonde comporte une pluralité de transducteurs et une pluralité d'émetteurs/récepteurs conçus pour fonctionner en alternance en mode émission et en mode réception. Chaque commutateur d'émission réception comporte un commutateur haute tension, un commutateur basse tension et une résistance couplée au commutateur haute tension et au commutateur basse tension. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est un schéma de principe d'un exemple de forme de réalisation 20 d'un système échographique dans lequel peuvent s'appliquer des formes de réalisation de la présente invention ; la Fig. 2 est un schéma de circuit illustrant une manière dont un émetteur/récepteur est mis en oeuvre selon un aspect de l'invention ; la Fig. 3 est une vue en coupe d'une cellule de cMUT typique mise en oeuvre 25 selon un aspect de l'invention ; la Fig. 4 est un schéma de principe d'une forme de réalisation d'un réseau de cMUT comprenant de multiples cellules ; la Fig. 5 est un schéma de principe d'une autre forme possible de réalisation d'un réseau de cMUT comprenant de multiples cellules ; et 30 la Fig. 6 est un schéma de circuit d'une forme de réalisation d'un réseau de commutation qui peut être partagé pour coupler des cellules les unes aux autres. La Fig. 1 est un schéma de principe d'une forme de réalisation d'un exemple de système échographique 10 auquel peuvent s'appliquer des formes de réalisation de la présente invention. Le système échographique est constitué d'un sous-système 35 d'acquisition 12 et d'un sous-système de traitement 14. Le sous-système d'acquisition 12 comprend un réseau 18 de transducteurs (composé d'une pluralité d'éléments 18A à 18Z de réseau de transducteurs), un commutateur d'émission/réception 20, un émetteur 22, un récepteur 24 appelés conjointement émetteur/récepteur, et un système de formation 26 de faisceau. Le sous-système de traitement 14 comprend un processeur de commande 28, un démodulateur 30, un processeur 32 de mode d'imagerie, un convertisseur de balayage 34 et un processeur d'affichage 36. Le processeur d'affichage 36 est en outre couplé à un moniteur 38 pour afficher des images. Une interface utilisateur 40 est en interaction avec le moniteur d'affichage 38, lequel peut lui-même être en interaction avec le processeur d'affichage 36. Le sous-système de traitement 14 peut également être couplé à un soussystème à connectivité distante 42 comportant un serveur web 44 et une interface de connectivité distante 46. Le sous-système de traitement 14 peut en outre être couplé à un référentiel 48 de données pour recevoir des données d'image échographiques. Le référentiel de données est en interaction avec un poste de travail 50 d'image.

Telles qu'elles sont employées ici, les expressions "servant à", "conçu pour" et autres désignent des connexions matérielles ou logicielles entre des éléments pour permettre aux éléments de coopérer afin de produire un effet décrit ; ces expressions font également référence à des possibilités de fonctionnement d'éléments électriques tels que des calculateurs analogiques ou numériques ou des dispositifs spécifiques d'applications (telles qu'un circuit intégré spécifique d'une application (ASIC)) qui sont programmés pour exécuter une séquence destinée à fournir une sortie en réponse à des signaux d'entrée donnés. Les architectures et les modules peuvent être des éléments matériels spécialisés tels que des cartes de circuits avec des processeurs numériques de signaux ou peuvent être un logiciel exécuté sur un ordinateur ou un processeur polyvalent tel qu'un PC acheté dans le commerce. Les diverses architectures et modules peuvent être combinés et séparés selon diverses formes de réalisation de l'invention. Toujours en référence à la Fig. 1, dans le sous-système d'acquisition 12, le réseau 18 de transducteur doit être au contact d'un objet ou d'un sujet (non représenté) soumis à une échographie. Le réseau 18 de transducteur est couplé au commutateur d'émission/réception (E/R). Le commutateur E/R 20 est couplé à la sortie de l'émetteur 22 et à l'entrée du récepteur 24. Dans un système d'échographie classique, le commutateur E/R 20 est synchronisé avec l'émetteur 22 et isole la haute tension servant à l'émission par rapport aux étages d'amplification sensibles du système échographique. De même, dans un système échographique classique, l'émetteur 22 fournit la tension électrique pour exciter le transducteur ou les éléments transducteurs et l'émetteur 22 commande la puissance d'émission de sortie par réglage de la tension appliquée. Toujours en référence à la Fig. 1, la sortie du récepteur 24 est une entrée pour le système de formation 26 de faisceau. Le système de formation 26 de faisceau est en outre couplé à l'entrée de l'émetteur 22 et à l'entrée du démodulateur 30. Dans le sous-système de traitement 14, la sortie du démodulateur 30 est couplée à une entrée du processeur 32 de mode d'imagerie. Le processeur de commande est en interface avec le processeur 32 de mode d'imagerie, le convertisseur de balayage 34 et le processeur d'affichage 36. Une sortie du processeur 32 de mode d'imagerie est couplée à une entrée du convertisseur de balayage 34. Une sortie du convertisseur de balayage 34 est couplée à une entrée du processeur d'affichage 36. La sortie du processeur d'affichage 36 est couplée au moniteur 38.

Le système échographique 10 émet une énergie ultrasonique vers des régions choisies d'un objet ou d'un sujet (non représenté) et reçoit et traite des signaux d'échos rétrodiffusés depuis le sujet pour créer et afficher une image. Pour générer un faisceau d'énergie ultrasonique émis, le processeur de commande 28 renvoie des données d'instruction au système de formation 26 de faisceau pour générer des paramètres d'émission afin de créer un faisceau d'une forme voulue provenant d'un certain point à la surface du réseau 18 de transducteur, suivant un angle d'orientation voulu. Les paramètres d'émission sont envoyés à l'émetteur 22 par le système de formation 26 de faisceau. L'émetteur 22 utilise les paramètres d'émission pour coder de manière appropriée des signaux d'émission à envoyer au réseau 18 de transducteur par l'intermédiaire du commutateur E/R 20. Les signaux d'émission sont établis à certains niveaux et avec certains retards les uns par rapport aux autres et sont fournis à des éléments transducteurs individuels du réseau 18 de transducteur. Les signaux d'émission excitent les éléments transducteurs pour qu'ils émettent des ultrasons ayant les mêmes relations de retard et de niveau. De la sorte, un faisceau d'énergie ultrasonique émis est formé dans un sujet à l'intérieur d'un plan de balayage suivant une ligne de balayage lorsque le réseau 18 de transducteurs est couplé acoustiquement au sujet, par exemple à l'aide d'un gel d'échographie. Le processus est appelé balayage électronique. Il faut souligner que les dispositifs 20, 22 et 24 sont illustrés chacun sous la forme d'un dispositif unique en interaction avec un réseau de transducteurs. En réalité, à chaque transducteur sera associé un émetteur/récepteur propre à celui-ci. Le réseau 18 de transducteurs est un transducteur bidirectionnel. Lorsque des ultrasons sont émis vers un sujet, les ultrasons sont rétrodiffusés depuis les échantillons de tissus et de sang à l'intérieur du sujet. Le réseau 18 de transducteurs reçoit à différents instants les signaux d'échos refusés, en fonction de la distance jusqu'aux tissus depuis lesquels ils reviennent et de l'angle par rapport à la surface du réseau 18 de transducteurs sur laquelle ils reviennent. Les éléments transducteurs réagissent aux signaux d'échos rétrodiffusés et convertissent en signaux électriques l'énergie ultrasonique issue des signaux d'échos rétrodiffusés. Les signaux électriques reçus ou, comme appelés ci-après, "de réception", sont acheminés jusqu'au récepteur 24 par l'intermédiaire du commutateur E/R 20. Le récepteur 24 amplifie et numérise les signaux de réception et assure d'autres fonctions telles que la compensation de gain. Les signaux de réception numérisés correspondent aux ultrasons rétrodiffusés reçus par chaque élément transducteur à des instants divers et préservent les informations d'amplitude et de chronologie d'arrivée des ultrasons rétrodiffusés. Les signaux reçus numérisés sont envoyés au système de formation 26 de faisceau. Le processeur de commande 28 envoie des données d'instructions au système de formation 26 de faisceau. Le système de formation 26 de faisceau utilise les données d'instructions pour former un faisceau de réception provenant d'un point situé à la surface du réseau 18 de transducteurs, suivant un angle d'orientation correspondant ordinairement à l'angle d'orientation du précédent faisceau d'ultrasons émis sur une ligne de balayage.

Le système de formation 26 de faisceau agit sur les signaux reçus appropriés en procédant à un retardement, une pondération d'amplitude et une totalisation, conformément aux instructions des données d'instructions fournies par le processeur de commande 28, afin de créer des signaux de faisceau reçus correspondant à des volumes d'échantillons sur une ligne de balayage dans le plan de balayage à l'intérieur du sujet. Les signaux de faisceau reçus sont envoyés au sous-système de traitement 14. Le démodulateur 30 démodule les signaux de faisceau reçus pour créer des paires de valeurs de données démodulées Q et I correspondant à des volumes d'échantillons dans le plan de balayage. Les données démodulées sont transmises au processeur 32 d'imagerie qui est conçu pour générer une image. Le processeur 32 de mode d'image utilise des techniques d'estimation de paramètres pour produire des valeurs de paramètres d'imagerie d'après les données démodulées sous le format de la séquence de balayage. Les paramètres d'imagerie peuvent comporter des paramètres correspondant à divers modes d'imagerie possibles tels que, par exemple, le mode B, le mode M, le mode vitesse couleur, le mode Doppler spectral et le mode imagerie de vitesse des tissus. Les valeurs des paramètres d'imagerie sont communiquées au convertisseur de balayage 34. Le convertisseur de balayage 34 traite les données des paramètres en procédant à une conversion d'un format de séquence de balayage à un format d'affichage. La conversion comprend l'exécution d'opérations d'interpolation, sur les données des paramètres afin de créer des données de pixels d'affichage dans le format d'affichage. Les données de pixels converties par balayage sont envoyées au processeur d'affichage 36 pour l'exécution d'un éventuel filtrage spatial ou temporel final des données de pixels à conversion par balayage, dans le but d'appliquer une nuance de gris ou une couleur aux données de pixels converties par balayage, de convertir les données numériques de pixels en données analogiques pour un affichage sur le moniteur 38. L'utilisateur 40 est en interaction avec le système de formation 26 de faisceau d'après les données affichées sur le moniteur 38. Il doit être entendu que le système d'échographie 10 décrit ici ne l'est qu'à titre d'exemple et que d'autres systèmes d'échographie peuvent être employés. Aux fins de la présente description, on entend par "basse tension" tout niveau de tension facilement obtenu en employant des semiconducteurs "standards" facilement disponibles. Ce niveau pourrait se situer n'importe où entre 2,5 et 5 V (pour les CMOS), jusqu'à 25 à 30 V (pour les BiCMOS). En revanche, on entend par "haute tension" des niveaux de tension qui ne sont accessibles que si on utilise des processus et des structures de dispositifs employant des semiconducteurs plus spécialisés (par exemple, des DMOSFET, du silicium sur isolant (SOI), une isolation sur tranchée, etc.). Par conséquent, tout niveau de tension compris entre environ 30 V et 500 V doit être considéré comme une "haute tension".

Dans des formes de réalisation de la présente invention, le commutateur d'émission/réception 20 et l'émetteur 22 et les fonctionnalités correspondantes de la Fig. 1 sont remplacés par un émetteur/récepteur conçu pour fonctionner dans des modes émission et réception et qui sera décrit plus en détail en référence à la Fig. 2. En outre, l'émetteur/récepteur 20 est conçu de façon que le système d'échographie 10 puisse fonctionner à des fréquences suffisamment hautes pour assurer une bonne qualité de l'image pour l'application prévue. Considérant maintenant la Fig. 2, il y est représenté deux schémas des circuits illustrant l'émetteur/récepteur 20 selon des aspects de l'invention. La Fig. 2a représente une première forme de réalisation d'un émetteur/récepteur 20 dans lequel le signal de réception provenant du récepteur 24 est à une basse tension par rapport à la masse et alors que le signal de commande d'émission 51 est à une haute tension par rapport à la masse. La Fig. 2b représente une deuxième forme de réalisation de l'émetteur/récepteur 20, dans laquelle c'est le contraire qui existe : le signal de réception est à une haute tension par rapport à la masse, tandis que le signal de commande d'émission 51 est à une basse tension par rapport à la masse. Dans chaque forme de réalisation représentée sur les figures 2a et 2b, l'émetteur/récepteur 20 comporte un commutateur haute tension 52, un commutateur basse tension 54 et une résistance 56. L'émetteur/récepteur 20 est conçu pour fonctionner en alternance dans les modes émission et réception. Le commutateur haute tension et le commutateur basse tension peuvent comporter des dispositifs MOSFET. Considérant tout d'abord la Fig. 2b, pendant une phase d'émission, le commutateur haute tension 52 est activé et la sortie du transducteur 58 est à la masse.

Lorsque le signal de commande d'émission 51 est émis sous la forme d'une impulsion de niveau "bas", le commutateur haute tension 52 est neutralisé et le transducteur 58 se charge à une haute tension (` HV ') par l'intermédiaire de la résistance 56 et du commutateur basse tension 54. Le récepteur 24 est polarisé en 'HV ' et, par conséquent, a une tension relative basse. Le commutateur haute tension 52 reçoit ensuite une impulsion pour se remettre à la masse. Pendant le mode émission, le signal de commande d'émission à basse tension 51 passe par le réseau de commutation basse tension 92 et atteint l'entrée du commutateur haute tension 52. Lorsque le signal de commande d'émission 51 est constitué par une impulsion de niveau haut, il rend passant le commutateur haute tension 52, ce qui fait sortir du courant de la capacité de charge du transducteur 58 et décharge le transducteur 58 vers la masse. Lorsque le signal de commande d'émission revient à une valeur basse, le commutateur haute tension 52 s'ouvre et la capacité de charge du transducteur est portée à la valeur de haute tension par l'intermédiaire de la résistance 56 et du commutateur basse tension 54.

Considérant maintenant la Fig. 2a, pendant un mode réception, le commutateur haute tension 52 est neutralisé et le commutateur basse tension 54 est mis à une haute impédance, ce qui permet une faible polarisation du noeud de réception 57 à la masse `GND'. Les signaux d'échos réfléchis ou les signaux de "réception" provenant du transducteur 58 passent par la résistance 56 et atteignent le récepteur. Dans le mode réception, les signaux provenant du transducteur se propagent via la résistance 56, puis reviennent au réseau de commutation flottant 94 de basse tension. Il faut souligner que, puisque l'émetteur/récepteur 20 ne nécessite qu'un seul commutateur haute tension, la superficie globale de l'émetteur/récepteur est sensiblement réduite. Dans une forme de réalisation spécifique, la superficie de l'émetteur/récepteur peut représenter le quart des dimensions d'un commutateur d'émission/réception classique utilisé dans les systèmes d'échographie. Encore d'autres adaptations sont également envisagées par rapport aux formes de réalisation décrites. Dans une forme de réalisation, l'émetteur/récepteur 20 de la Fig. 2 comporte à la place de la résistance 56 un commutateur haute tension qui est polarisé de manière à être constamment fermé. Dans une autre forme de réalisation, l'alimentation en haute tension est réduite à la masse pendant la phase de réception afin d'économiser de l'énergie. Dans encore une autre forme de réalisation, on peut faire fonctionner l'émetteur/récepteur 20 comme émetteur multiniveau à l'aide de signaux de commande d'émission multiniveau. Dans des formes de réalisation de l'invention, l'émetteur/récepteur est conçu pour être couplé à au moins un transducteur d'un système d'imagerie échographique et le transducteur peut servir à recevoir des signaux échographiques pendant une prise d'image et à les convertir en signaux électriques. En outre, en mode émission, l'émetteur/récepteur sert à émettre et à commander la tension pour le transducteur du système échographique et, en mode réception, l'émetteur/récepteur fonctionne comme commutateur d'émission/réception (E/R) afin d'isoler la haute tension dans un système échographique pendant le mode réception.

Dans une forme de réalisation, l'émetteur/récepteur 20 est apte à servir dans des systèmes d'échographie à réseaux reconfigurables. Un réseau échographique reconfigurable est un réseau qui permet une connexion dynamique de groupes de sous-éléments les uns aux autres de façon que la forme de l'élément obtenu puisse être amenée à concorder avec la forme du faisceau. Les réseaux de transducteurs peuvent être reconfigurés à l'aide de réseaux de commutation. A titre d'illustration, le réseau reconfigurable est décrit en référence à des transducteurs capacitifs à ultrasons micro-usinés (cMUT). Cependant, il doit être entendu que les aspects de l'invention présentés ici ne se limitent pas, dans leur application, à des sondes employant des cMUT. Par exemple, une autre forme de réalisation peut employer des transducteurs au zirconate et titanate de plomb (PZT). La Fig. 3 est une vue schématique d'une forme de réalisation d'une cellule de transducteur cMOT. Un réseau de telles cellules de transducteur cMUT est ordinairement fabriqué sur un substrat 60 tel qu'une tranche de silicium fortement dopée (donc, semiconductrice). Pour chaque cellule de transducteur cMUT, une membrane ou un diaphragme mince 62, qui peut être en nitrure de silicium, est suspendue au-dessus du substrat 60. La membrane 62 est supportée, sur son pourtour, par un support isolant 66 qui peut être en oxyde de silicium ou en nitrure de silicium. La cavité 68 entre la membrane 62 et le substrat 60 peut être remplie d'air ou de gaz, ou encore on peut y créer un vide complet ou partiel. Ordinairement, le vide est fait de la manière aussi complète que le permettent les processus dans les cMUT. Un film ou une couche de matériau conducteur tel qu'un alliage d'aluminium ou autre matériau conducteur adéquat, forme une électrode 72 sur la membrane 62, et un autre film ou une autre couche en matériau conducteur forme une électrode 70 sur le substrat 60. Selon une autre possibilité, l'électrode inférieure 70 peut être formée par dopage approprié du substrat semiconducteur 60. Les deux électrodes 70 et 72, séparées par la cavité 68, forment une capacité. Lorsqu'un signal acoustique venant frapper la membrane 62 fait vibrer celle-ci, la variation de la capacité peut être détectée à l'aide de composants électroniques associés (non représentés sur la Fig. 3) en convertissant de la sorte le signal acoustique en signal électrique. Inversement, un signal de courant alternatif appliqué à l'une des électrodes modulera la charge sur l'électrode, ce qui provoquera à son tour une modulation de la force capacitive entre les électrodes, ces dernières amenant la membrane à bouger et donc à émettre un signal acoustique. Ordinairement, de multiples cellules sont regroupées en connectant celles-ci électriquement afin de créer un sous-élément plus grand, qui peut avoir une commande individuelle tout en maintenant la réponse acoustique voulue. Les sous- éléments sont connectés les uns aux autres à l'aide d'un réseau de commutation. Les éléments peuvent être reconfigurés en modifiant l'état du réseau de communication pour interconnecter différents sous-éléments les uns aux autres. Cependant, les sous- éléments ne peuvent pas être reconfigurés individuellement pour former des sous- éléments différents. On va maintenant décrire plus en détail la manière dont les sous-éléments sont connectés les uns aux autres à l'aide d'un réseau de commutation. La Fig. 4 est un schéma de principe d'une forme de réalisation d'un réseau de cMUT comprenant de multiples cellules. Chaque cellule est appelée `Hi' ou selon que la cellule utilise des dispositifs à haute tension P ou à haute tension N, comme respectivement sur la Fig. 2a ou la Fig. 2b, sur lesquelles la forme de réalisation représentée sur la Fig. 2a sera appelée cellule "Hi" et la forme de réalisation représentée sur la Fig. 2b sera appelée cellule "Lo". Les cellules sont couplées les unes aux autres à l'aide du réseau de commutation 82. De même, les cellules `Hi' sont couplées les unes aux autres à l'aide du réseau de commutation 82. Dans une autre forme de réalisation, représentée sur la Fig. 5, des îlots de cellules sont couplés les uns aux autres à l'aide de trajets de commutation étendus 83 qui passent par les cellules de niveau haut sans yétablir de connexions. La Fig. 6 est un schéma de circuit d'une forme de réalisation d'un réseau de commutation qui peut être partagé pour coupler des cellules les unes aux autres. L'émetteur/récepteur 88 est couplé au transducteur 84 et l'émetteur/récepteur 90 est couplé au transducteur 86. Les émetteurs/récepteurs sont également couplés l'un à l'autre à l'aide du réseau de commutation basse tension 92 et du réseau de commutation flottant 94 basse tension. Le réseau de commutation flottant 94 basse tension sert à coupler une cellule `Hi' à d'autres cellules `Hi' du réseau de cMUT. De même, le réseau de commutation basse tension 92 sert à coupler une cellule à d'autres cellules du réseau de cMUT. Dans encore une autre forme de réalisation, les transducteurs et les émetteurs/récepteurs sont agencés pour former un circuit d'émission réception bipolaire, dans lequel chaque circuit d'émission/réception bipolaire comporte un seul transducteur, par exemple 84 ou 86, couplé à et excité de part et d'autre par deux émetteurs/récepteurs tels que les émetteurs/récepteurs 88 et 90. Voici comment fonctionne le circuit représenté sur la Fig. 6 : en mode émission, toutes les cellules `Hi' reçoivent des signaux de commande d'émission qui sont polarisés par rapport à l'alimentation en haute tension du circuit. Ces signaux sont capables de passer par le réseau de commutation flottant 94 basse tension sans endommager les commutateurs basse tension. Cela permet d'utiliser, pour les signaux de commande d'émission, des commutateurs basse tension qui sont environ dix fois plus petits que des commutateurs haute tension à fonctionnement similaire. En même temps, les signaux de commande d'émission basse tension passent par le réseau de commutation basse tension 92 pour les cellules de la matrice. Les cellules contiennent des circuits représentés sur la Fig. 2b alors que les cellules `Hi' contiennent des circuits représentés sur la Fig. 2a. A titre d'illustration, on va maintenant décrire le fonctionnement d'une cellule En référence aux figures 2 et 6, le signal de commande d'émission basse tension 51 passe par le réseau de commutation basse tension 92 et atteint l'entrée du commutateur haute tension 52. Lorsque le signal de commande d'émission devient une impulsion de haut niveau, il ferme le commutateur haute tension 52, ce qui extrait du courant de la capacité de charge du transducteur et décharge celui-ci vers la masse. Lorsque le signal de commande revient à une valeur basse, le commutateur haute tension 52 s'ouvre et la capacité de charge du transducteur est portée à la valeur de haute tension par l'intermédiaire de la résistance 56 et du commutateur basse tension 54.

Dans le cas du mode réception, les signaux provenant du transducteur se propagent via la résistance 56, puis reviennent au réseau de commutation flottant 94 basse tension. De là, ils se propagent d'une cellule à une autre jusqu'à atteindre finalement la sortie. De même, dans le cas des cellules `Hi', des signaux de commande d'émission et de réception sont divisés de façon à se propager chacun via seulement le réseau `Hi' ou le réseau Cette architecture permet d'utiliser un émetteur/récepteur très compact qui contient un seul commutateur haute tension, ainsi que d'utiliser des commutateurs basse tension pour le réseau de commutation, ce qui réduit également les dimensions de l'ensemble du circuit.

D'autres adaptations peuvent être apportées à l'émetteur/récepteur afin d'améliorer la qualité des signaux. Dans encore une autre forme de réalisation, chaque émetteur/récepteur peut comporter en outre un amplificateur de réception couplé à une entrée de réception d'un émetteur/récepteur, l'amplificateur de réception séparant et amplifiant le signal de réception avant que le signal n'entre dans un réseau de commutation de réception. Dans encore une autre forme de réalisation, chaque émetteur/récepteur peut comporter en outre un décodeur de signal de commande qui est couplé à l'entrée de commande d'émission de l'émetteur/récepteur, le décodeur de signal de commande séparant et décodant le signal lorsque le signal sort d'un réseau de commutation d'émission.

LISTE DES REPERES

10 Système d'imagerie échographique 12 Système d'acquisition 14 Sous-système de traitement 18 Transducteur 20 Emetteur/récepteur 22 Emetteur 24 Récepteur 26 Système de formation de faisceau 30 Démodulateur 32 Processeur de mode d'imagerie 34 Convertisseur de balayage 36 Processeur d'affichage 38 Moniteur 40 Interface utilisateur 42 Sous-système d'interface 44 Interface web 46 Interface 48 Référentiel de données 50 Poste de travail d'imagerie 52 Commutateur H/T 54 Commutateur B/T 56 Résistance 57 Noeud 58 Transducteur 59 Noeud 60 Réseau reconfigurable de transducteurs 62 Substrat 66 Support 68 Cavité 70 Electrode 72 Electrode 82 Réseau de commutation 83 Trajets de commutation 84 Transducteur 86 Transducteur 88 Emetteur/récepteur 90 Emetteur/récepteur 92 Réseau de commutation basse tension 94 Réseau de commutation flottant basse tension

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Emetteur/récepteur (20) destiné à servir en imagerie échographique, l'émetteur/récepteur comprenant : un commutateur haute tension (52) ; un commutateur basse tension (54) ; et une résistance (56) couplée entre le commutateur haute tension (52) et le commutateur basse tension (54), l'émetteur/récepteur (20) étant conçu pour fonctionner en alternance en mode émission et en mode réception.

2. Emetteur/récepteur (20) selon la revendication 1, dans lequel l'émetteur/récepteur (20) est conçu pour être couplé à au moins un transducteur (18) dans un système d'imagerie échographique (10) et le transducteur (18) peut servir à recevoir des signaux échographiques pendant une prise d'image et à les convertir en signaux électriques.

3. Emetteur/récepteur (20) selon la revendication 1, dans lequel, en mode émission, l'émetteur/récepteur (20) sert à transmettre une tension à un transducteur (18) présent dans le système échographique (10).

4. Emetteur/récepteur (20) selon la revendication 1, dans lequel, en mode réception, l'émetteur/récepteur (20) sert de commutateur d'émission/réception (E/R) pour isoler une haute tension dans un système échographique (10) pendant le mode réception.

5. Emetteur/récepteur (20) selon la revendication 2, dans lequel, en mode réception, le commutateur haute tension (52) est neutralisé, le commutateur basse tension (54) est activé en mode haute impédance et reçoit des signaux du transducteur (18), passant par la résistance (56).

6. Emetteur/récepteur (20) selon la revendication 2, dans lequel, en mode émission, le commutateur haute tension (52) est activé en réponse à un signal de commande d'émission de niveau haut, le commutateur haute tension activé (52) extrait du courant du transducteur (18) et décharge le transducteur (18).

7. Système d'échographie (10) pour prendre des images d'objet, le système échographique comprenant : une sonde (12) servant à émettre et recevoir des ultrasons, comprenant : une pluralité de transducteurs (18) ;une pluralité d'émetteurs/récepteurs (20) conçus pour fonctionner en alternance en mode émission et en mode réception, chaque émetteur/récepteur comportant : un commutateur haute tension (52) ; un commutateur basse tension (54) ; et une résistance (56) couplée au commutateur haute tension (52) et au commutateur basse tension (54) ; et un processeur (14) d'image conçu pour produire une image échographique de l'objet.

8. Système échographique selon la revendication 7, dans lequel, en mode émission, chacun des émetteurs/récepteurs (20) sert à transmettre une tension aux transducteurs (18).

9. Système échographique selon la revendication 7, dans lequel, en mode réception, les émetteurs/récepteurs (20) servent chacun de commutateur d'émission/réception (E/R) pour isoler la haute tension dans le système échographique (10) en mode réception.

10. Système échographique selon la revendication 7, dans lequel, en mode émission, dans chaque émetteur/récepteur (20) le commutateur haute tension (52) est activé en réponse à un signal de commande d'émission de niveau haut (51), le commutateur haute tension activé (52) extrait du courant de chaque transducteur (18) et décharge le transducteur (18).