FR2922329A1 - Procede et dispositif pour miniaturiser un cable de transducteur a ultrasons - Google Patents

Abstract

Transducteur à ultrasons (106), comprenant une matrice (200) d'éléments formant des rangées et des colonnes et des fils (252) à l'intérieur d'un câble (120) de transducteur, conçue pour connecter au moins une partie des éléments (104) à un système d'échographie (100). La matrice (200) comprend une rangée centrale (206) et au moins une première et une deuxième rangées extérieures (208), (210) disposées de part et d'autre de la rangée centrale (206). Un premier ensemble de lignes (218) connecte électriquement à l'un des fils (252) les éléments (104) présents dans une première partie (212) de la rangée centrale (206). La première partie (212) comporte un nombre d'éléments inférieur au nombre total d'éléments (104) de la rangée centrale (206). Un deuxième ensemble de lignes (250) connecte électriquement au moins une partie des éléments (104) des première et deuxième rangées extérieures (208), (210) qui sont dans une même colonne et connecte électriquement les éléments (104) d'une deuxième partie (214) de la rangée centrale (206) aux éléments (104) qui sont dans la même colonne. Chaque ligne du deuxième ensemble de lignes (250) est connectée à l'un des fils (252).

Description

B08-3321FR 1 Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MINIATURISER UN CABLE DE TRANSDUCTEUR A ULTRASONS Invention de : KRISTORFFERSEN Kjell Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 16 octobre 2007 sous le n° 11/872 .891

2 PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MINIATURISER UN CABLE DE TRANSDUCTEUR A ULTRASONS

La présente invention concerne de façon générale l'imagerie échographique et, plus particulièrement, les transducteurs à ultrasons. Les systèmes échographiques peuvent être conçus pour utiliser différents types de transducteurs, tels que des transducteurs à une seule dimension (1D), 2D et/ou 3D. Les transducteurs 1D ont une matrice 1D qui peut être arbitrairement orientée et focalisée dans la dimension en azimut (dans le plan). Dans la direction en l0 élévation (hors plan), le transducteur a normalement un foyer fixe formé à l'aide d'une matrice courbée mécaniquement dans la direction d'élévation, ou à l'aide d'une lentille acoustique telle qu'une lentille de silicium. Un inconvénient du transducteur 1D est qu'il est créé une image échographique avec une épaisseur de coupe qui n'est optimale qu'à une faible distance par rapport au foyer de la lentille. 15 Des matrices 2D peuvent être employées pour commander électroniquement le foyer dans la direction hors plan, en permettant une orientation et une focalisation dynamiques dans n'importe quelle direction, dont la dimension en élévation. Malheureusement, cette configuration accroît fortement le nombre de canaux nécessaires, dans le système, pour exciter le transducteur, ainsi que le nombre de fils 20 électriques, tels que des câbles coaxiaux, dans le câble du transducteur. Par exemple, pour un transducteur carré à N éléments par côté, on a besoin de N2 câbles coaxiaux à l'intérieur du câble transducteur et de N2 canaux pour l'émission et la réception. Des nombres élevés de fils ou de câbles coaxiaux donnent un câble de transducteur encombrant et/ou sans souplesse. Le poids et le manque de souplesse du 25 câble imposent des efforts à l'opérateur réalisant les échographies et risquent de provoquer des blessures et de la fatigue du fait de la répétition des sollicitations. En outre, le nombre accrû de canaux et de câbles coaxiaux fait augmenter le coût du système ainsi que du transducteur. Plusieurs transducteurs différents ont été mis au point pour résoudre ces 30 problèmes. Un premier type de transducteur peut être appelé transducteur 1,75D. Le transducteur 1,75D peut avoir N éléments en azimut et 2*M+1 éléments en élévation (M étant un entier positif très inférieur à N). Cela réduit nettement le nombre d'éléments en comparaison d'une matrice 2D à éléments carrés. Cependant, (2*M+l)*N câbles coaxiaux et canaux de système sont nécessaires, ce qui représente 35 au moins le triple du nombre nécessaire pour le transducteur 1D.

3 Les délais de focalisation d'une échographie à matrice 2D dans le plan d'élévation sont symétriques sur la médiane d'élévation. On peut ainsi réduire encore les câbles coaxiaux en connectant électriquement des éléments à disposition symétrique sur la médiane. Ce type de matrice est habituellement appelé matrice 1,5D et permet une focalisation dynamique en élévation lors de la réception. Après la connexion électrique des éléments, on a besoin de (M+l)*N câbles coaxiaux et voies de système. C'est moins que pour la matrice 1,75D, mais c'est encore au moins le double du nombre nécessaire pour le transducteur 1D. On a également utilisé une matrice 1,25D. L'ouverture en élévation de la Io matrice 1, 25D peut être choisie de manière à augmenter avec la distance, mais la focale en élévation de l'ouverture est statique et déterminée par une lentille mécanique. Habituellement, ce type de réseau a un petit nombre, tel que 2 à 4, de sélections programmables d'ouvertures/focales, et la sélection de l'ouverture/de la focale peut être effectuée par des circuits électroniques de multiplexage situés dans le 15 transducteur. Le nombre de câbles coaxiaux et de canaux de système nécessaire n'est pas plus grand que pour un transducteur 1D. Le passage d'une sélection à une autre s'accompagne cependant d'artefacts, aussi une focalisation dynamique pendant la réception n'est-elle pas faisable. Cette configuration risque de ne pas être admissible dans des applications en échographie où les cadences d'images sont essentielles. 20 Dans un autre procédé, la largeur en élévation des éléments d'une matrice s'accroît à mesure qu'augmente la distance par rapport au point médian de la matrice. Le nombre de canaux de système nécessaires est le même que celui de la matrice 1D, cependant qu'une focalisation dynamique en élévation est possible dans une certaine mesure lors de la réception. Cependant, la surface active de l'ouverture 25 du transducteur est réduite, ce qui donne, en champ lointain, une sensibilité réduite en comparaison d'un transducteur 1,25D ou 1,5D. Par conséquent, on a besoin d'un transducteur se prêtant à une focalisation dynamique en élévation sans préjudice pour la sensibilité ou la cadence d'images, et sans nécessiter non plus une grande augmentation du nombre de câbles coaxiaux et 30 de voies de système en comparaison d'un transducteur 1D.

Dans une première forme de réalisation, un transducteur à ultrasons comprend une matrice d'éléments formant des rangées et des colonnes et des fils à l'intérieur d'un câble de transducteur qui sont configurés pour connecter au moins 35 une partie des éléments à un système d'échographie.. La matrice comprend une

4 rangée centrale et au moins une première et une deuxième rangées extérieures disposées de part et d'autre de la rangée centrale. Un premier ensemble de lignes connecte électriquement à l'un des fils chacun des éléments présents dans une première partie de la rangée centrale. La première partie comporte un nombre d'éléments inférieur au nombre total d'éléments de la rangée centrale. Un deuxième ensemble de lignes connecte électriquement au moins une partie des éléments des première et deuxième rangées extérieures qui sont dans la même colonne et connecte lectriquement les éléments d'une deuxième partie de la rangée centrale aux éléments qui sont dans la même colonne. Chacune des lignes du deuxième ensemble de lignes est connectée à l'un des fils. Dans une autre forme de réalisation, un procédé pour former et utiliser un transducteur à ultrasons comprend la définition d'un nombre K d'éléments dans une première dimension d'une matrice. Un certain nombre de rangées est défini dans une deuxième dimension de la matrice, le nombre de rangées étant d'au moins 3. Une première partie des éléments est connectée sous la forme d'une matrice à 1,5 dimensions (1,5D), et une deuxième partie des éléments est connectée sous la forme d'une matrice 1D. Dans encore une autre forme de réalisation, un transducteur à ultrasons comprend une matrice d'éléments formant des rangées et des colonnes comportant au moins une rangée centrale et au moins une première et une deuxième rangées extérieures disposées de part et d'autre de la rangée centrale. Des fils présents dans un câble de transducteur sont configurés pour connecter au moins une partie des éléments à un système d'échographie. Un multiplexeur est connecté aux fils et aux éléments. Le multiplexeur connecte électriquement au moins une partie des colonnes des éléments des première et deuxième rangées extérieures l'une à l'autre et à l'un des fils. Le multiplexeur est conçu pour sélectionner une première partie des éléments de la rangée centrale. Le multiplexeur connecte électriquement à l'un des fils chacun des éléments de la première partie, et le multiplexeur connecte électriquement au moins une partie des éléments de la rangée centrale hors de la première partie aux rangées correspondantes des éléments des première et deuxième rangées.

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 représente un système à ultrasons formé selon une forme de réalisation de la présente invention ; la Fig. 2 représente une matrice d'éléments transducteurs conçue pour réduire le nombre de fils et de canaux de système nécessaires pour exciter le 5 transducteur selon une forme de réalisation de la présente invention ; la Fig. 3 représente une autre matrice d'éléments transducteurs conçue pour réduire le nombre de fils et de canaux de système tout en permettant un mouvement d'une ouverture de formation de faisceau selon une forme de réalisation de la présente invention ; l0 la Fig. 4 représente encore une autre matrice d'éléments transducteurs conçue pour réduire le nombre de fils et de canaux de système selon une forme de réalisation de la présente invention ; la Fig. 5 représente un système d'échographie miniaturisé formé selon une forme de réalisation de la présente invention ; 15 la Fig. 6 représente un système d'imagerie échographique portatif ou tenant dans une poche, formé selon une forme de réalisation de la présente invention ; et la Fig. 7 représente un système d'imagerie échographique à pupitre formé selon une forme de réalisation de la présente invention.

20 Le résumé qui précède, ainsi que la description détaillée ci-après de certaines formes de réalisation de la présente invention, seront mieux compris s'ils sont lus en se reportant aux dessins annexés. Dans la mesure où les figures sont des schémas de principe de diverses formes de réalisation, les blocs fonctionnels n'indiquent pas forcément la division entre des circuits de matériels. Ainsi, par 25 exemple, un ou plusieurs des blocs fonctionnels (par exemple, des processeurs ou des mémoires) peuvent être constitués sous la forme d'un seul matériel (par exemple, un processeur universel de signal ou une mémoire vive, un disque dur ou autre d'un type universel). De même, les programmes peuvent être des programmes autonomes, peuvent être intégrés comme sous-programmes dans un système d'exploitation, 30 peuvent être des fonctions dans un progiciel installé, etc. Il doit être entendu que les diverses formes de réalisation ne se limitent pas aux agencements et aux moyens représentés sur les dessins. Au sens de la présente description, il doit être entendu que, sauf indication contraire explicite, un élément ou une étape cité au singulier et précédé d'un article 35 "un" ou " une" n'exclut pas le pluriel desdits éléments ou étapes. En outre, des

6 références à "une forme de réalisation" de la présente invention ne sont nullement destinées à être interprétées comme excluant l'existence de formes de réalisation supplémentaires qui comportent elles aussi les particularités mentionnées. De plus, sauf indication contraire explicite, des formes de réalisation "comprenant" ou "ayant" un élément ou une pluralité d'éléments à propriété particulière peuvent comprendre des éléments supplémentaires similaires n'ayant pas cette propriété. La Fig. 1 représente un système d'échographie 100 comprenant un émetteur 102 qui excite une matrice d'éléments 104 (par exemple, des éléments piézoélectriques) à l'intérieur d'un transducteur 106 afin d'émettre vers un corps des ultrasons pulsés. Un câble 120 de transducteur contient des fils (non représentés) qui acheminent des signaux d'émission et de réception entre le système 100 et le transducteur 106. Les fils peuvent être des fils électriques, des lignes, des fils de sortie, des conducteurs, des câbles coaxiaux et autres. Les fils sont souples afin de faciliter les mouvements et la mise en place du câble 120 de transducteur. Les ultrasons sont rétrodiffusés depuis des structures corporelles comme des tissus adipeux ou des tissus musculaires pour produire des échos qui reviennent aux éléments 104. Les échos sont reçus par un récepteur 108. Les échos reçus sont amenés à passer par un conformateur 110 de faisceau qui effectue une conformation de faisceau et délivre un signal RF. Le signal RF passe ensuite par un processeur RF 112. Selon une autre possibilité, le processeur RF 112 peut comprendre un démodulateur complexe (non représenté) qui démodule le signal RF pour former des paires de données IQ représentant les signaux d'échos. Les données de signaux RF ou IQ peuvent ensuite être guidés directement jusqu'à une mémoire 114 pour y être stockés.

Le système d'échographie 100 comprend aussi un module de processeur 116 afin de traiter les informations échographiques acquises (par exemple, des données de signaux RF ou des paires de données IQ) et élaborer des trames d'informations échographiques destinées à être affichées sur un moyen d'affichage 118. Le module de processeur 116 est conçu pour exécuter, sur les informations échographiques acquises, une ou plusieurs opérations de traitement suivant une pluralité de modalités d'échographie sélectionnables. Les informations échographiques acquises peuvent être traitées et affichées en temps réel pendant une séance d'exploration au fur et à mesure de la réception des signaux d'échos. En outre ou selon une autre possibilité, les informations échographiques peuvent être

7 temporairement stockées dans la mémoire 114 pendant une séance d'exploration, puis traitées et affichées lors d'une opération indépendante. Le module de processeur 116 est connecté à une interface utilisateur 124 pouvant commander au moins certaines opérations du module de processeur 116. Le moyen d'affichage 118 comprend un ou plusieurs moniteurs qui présentent des informations concernant le patient, dont des images échographiques diagnostiques destinées à permettre un diagnostic et une analyse par l'utilisateur. Une seule des deux mémoires 114 et 122, ou les deux mémoires, peut/peuvent stocker des ensembles des données échographiques accessibles pour présenter des images. Les images sont modifiables et les valeurs d'affichage du moyen d'affichage 118 sont également réglées manuellement avec l'interface utilisateur 124. La Fig. 2 représente une matrice 200 d'éléments 104 configurée pour réduire le nombre de fils et de canaux et ainsi limiter le plus possible l'encombrement du câble 120 de transducteur. La matrice 200 d'éléments 104 est organisée dans une première et une seconde dimensions 202 et 204, notamment en rangées et colonnes. La première dimension 202 peut aussi être appelée dimension en azimut et la seconde dimension 204 peut aussi être appelée dimension en élévation. Dans une forme de réalisation, la configuration de la Fig. 2 peut être appelée matrice 1,375D.

Dans la seconde dimension 204, il y a trois rangées d'éléments 104, une rangée centrale 206, une première rangée extérieure 208 et une deuxième rangée extérieure 210. Dans une forme de réalisation, il peut y avoir des rangées extérieures supplémentaires formées de manière symétrique, par paires, autour de la rangée centrale 206. Par conséquent, le nombre total de rangées peut être un nombre impair.

Dans une autre forme de réalisation, la largeur en élévation des éléments 104 (par exemple sur la seconde dimension 204) de la rangée centrale 206 peut être approximativement deux fois plus grande que la largeur en élévation d'un élément 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210. Il y a N éléments 104 sur la première dimension 202. Le nombre N est modifiable d'après l'encombrement voulu du transducteur 106 et n' est limité à aucun nombre particulier. Les N éléments 104 sont divisés en trois parties, à savoir une première partie 212, une deuxième partie 214 et une troisième partie 216. Chacune des première, deuxième et troisième parties 212-216 a un tiers du nombre total d'éléments 104 dans la première dimension 202, soit N/3 éléments. Dans une autre forme de réalisation, les première, deuxième et troisième parties 212-216 peuvent

8 avoir des nombres d'éléments 104 différents et, dans une autre forme de réalisation, la première partie 212 peut avoir un premier nombre d'éléments 104, tandis que les deuxième et troisième parties 214 et 216 ont un nombre d'éléments 104 différent. La première partie 212 est placée dans une partie centrale 244 d'une ouverture de la matrice 200. Comme représenté, l'ouverture 246 couvre toute la matrice 200, cependant l'ouverture 246 peut être plus petite et utiliser moins que le nombre total d'éléments 104 de la matrice 200. Les éléments 104 de la première partie 212 sont connectés sous la forme d'une matrice 1,5D, tandis que les éléments 104 des deuxième et troisième parties 214 et 216 sont connectés sous la forme de matrices 1D. Une ligne est électriquement connectée à chacun des éléments 104 de la rangée centrale 206 dans la première partie 212, ce qui donne un premier ensemble de lignes 218 à N/3 lignes. Les éléments 104 connectés au premier ensemble de lignes 218 peuvent donc être commandés individuellement. Chacun des éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 est respectivement connecté à l'une des N lignes des deuxième et troisième ensembles de lignes 220 et 222. Les éléments 104 de la rangée centrale 206 qui sont dans l'une des deuxième et troisième parties 214 et 216 sont connectés chacun à une ligne d'un quatrième ensemble de lignes 223 comportant 2N/3 lignes.

Pour configurer la première partie 212 sous la forme d'une matrice 1,5D, les éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 qui sont alignés les uns par rapport aux autres sur la seconde dimension 204, ou en colonne, sont électriquement connectés. Par exemple, les éléments 224 et 226 de la colonne 227 sont électriquement connectés à une seule ligne et les éléments 228 et 230 de la colonne 231 sont électriquement connectés à une seule ligne différente. Pour configurer les deuxième et troisième parties 214 et 216 sous la forme des matrices ID, les éléments 104 de la rangée centrale 206 et des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 qui sont alignés les uns par rapport aux autres sur la seconde dimension 204 sont électriquement connectés. Par exemple, les éléments présents dans une colonne 231 d'éléments 232, 234 et 236 de la deuxième partie 214 sont connectés à une première ligne et les éléments présents dans une autre colonne 237 d'éléments 238, 240 et 242 de la troisième partie 216 sont connectés à une ligne différente. Le point 248 indique la connexion électrique d'éléments 104 alignés les uns par rapport aux autres dans la seconde dimension 204. Les deuxième, troisième et

9 quatrième ensembles de lignes 220, 222 et 223 sont connectés les uns aux autres au niveau du point 248, ce qui donne un seul ensemble de N lignes 250. L'ensemble de N lignes 250 et le premier ensemble de lignes 218 donnent un total de 4N/3 fils 252 dans le câble 120 de transducteur.

Cette configuration préserve les principaux avantages de la matrice 1,5D, tandis que le nombre de fils et de canaux est nettement réduit (passant de 2*N à 4*N/3). La configuration de la matrice 200 peut servir pour la focalisation en élévation lors de l'émission et de la réception et pour la focalisation dynamique lors de la réception. La première partie 212, ou la partie centrale 214, de l'ouverture 246 peut subir une conformation de faisceau lors de l'émission et de la réception à l'aide d'un traitement à retard classique. Autrement dit, chaque élément 104 de la rangée centrale 206 de la partie centrale 244 peut être commandé individuellement par le conformateur 110 de faisceau. Les dimensions effectives de l'ouverture active 246 sont commandées à l'aide de pondérations en fonction de la profondeur (apodisation) lors de la réception. Lors de l'émission, l'ouverture active 246 peut être sélectionnée en fonction de la profondeur du foyer d'émission. Une préfocalisation en élévation peut également être effectuée, notamment à l'aide d'une lentille (non représentée) et/ou en dotant au moins une partie des éléments 104 d'un agencement courbe, notamment convexe ou concave. Uniquement à titre d'exemple, pendant la réception, le système 100 peut utiliser une solution avec "ouverture dynamique" dans laquelle l'ouverture active de réception en azimut 246 augmente avec l'accroissement de la profondeur d'imagerie. Cela peut se faire en multipliant le signal issu de chaque élément 104 par différentes pondérations dépendant du temps. De même, en élévation dans la partie centrale 244, des pondérations complètes peuvent être affectées pour toutes les profondeurs aux éléments 104 de la région centrale 206, tandis que les éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 peuvent être pondérés de manière régulière en réponse à l'augmentation de la profondeur d'imagerie. Pour une profondeur donnée, dans une forme de réalisation la pondération effective d'un élément donné 104 peut être le produit de son élévation et de sa pondération en azimut. Cependant, il n'est pas nécessaire que les pondérations soient séparables dans les dimensions en élévation et en azimut. Par conséquent, dans une autre forme de réalisation, pour les grandes profondeurs et les grandes ouvertures en azimut, une pondération complète

10 peut être affectée aux éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210. La Fig. 3 représente une matrice 270 d'éléments 104 configurée pour réduire le nombre de fils et de canaux tout en permettant les mouvements de la partie à conformation de faisceau de l'ouverture 246. Autrement dit, la partie 286 peut être déplacée sur l'axe azimutal ou sur la première dimension 202. De plus, l'ouverture 246 peut être déplacée sur la première dimension. Dans d'autres formes de réalisation, l'ouverture 246 peut s'étendre afin d'inclure davantage d'éléments 104 ou la totalité des éléments 104 de la matrice 270. La partie 286 peut être placée n'importe où sur la première dimension 202. Dans une forme de réalisation, la possibilité de déplacer la partie 286 peut être utile pour des matrices linéaires ou courbes linéaires qui ont un mouvement commuté du sommet du faisceau. Il y a K éléments 104 sur la première dimension 202. Un multiplexage peut servir pour sélectionne r une fenêtre de N éléments 294, N étant inférieur à K. Par conséquent, un système 100 possédant un plus petit nombre de canaux peut exciter un transducteur 106 possédant un plus grand nombre d'éléments 104. Les deuxième et troisième ensembles de lignes 220 et 222 ont chacun K lignes, et les éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 qui sont alignés les uns par rapport aux autres sur la seconde dimension 204 sont électriquement connectés, au niveau du point 292, comme évoqué plus haut. Les deuxième et troisième ensembles de lignes 220 et 222 forment un ensemble de K lignes 274. Chacun des éléments 104 de la rangée centrale 206 est électriquement connecté à l'une des K lignes d'un premier ensemble de lignes 272. Le premier ensemble de lignes 272 et l'ensemble de K lignes 274 sont connectés à un multiplexeur programmable 276 disposé dans le transducteur 106 ou le câble 120. Selon une autre possibilité, les premier, deuxième et troisième ensembles de lignes 272, 220 et 222 peuvent se connecter directement au multiplexeur 276. Une ligne de commande 278 de multiplexeur passe dans le câble 120 et transporte des signaux de commande depuis l'émetteur 102 et/ou le conformateur 110 de faisceau. Bien qu'un seul multiplexeur programmable 276 soit représenté, il doit être entendu qu'on peut utiliser plus d'un multiplexeur. D'après les signaux reçus via la ligne de commande 278 de multiplexeur, le multiplexeur 276 sélectionne les éléments 104 de la rangée centrale 206 qui servent à former la partie centrale active 286 dans l'ouverture 246. Dans cet exemple, le multiplexeur 276 sélectionne

11 une première partie 280 qui possède N/3 éléments 104. Dans d'autres formes de réalisation, la première partie 280 peut avoir plus ou moins d'éléments 104. Par conséquent, le multiplexeur 276 peut sélectionner un nombre différent d'éléments 104 pour la première partie 280 aussi longtemps que la première partie 280 a moins que les N éléments. Cependant, si plus de N/3 éléments 104 sont sélectionnés, un nombre équivalent de fils supplémentaires 252 peuvent avoir à être disposés dans le câble 120. Les deuxième et troisième parties 282 et 284 peuvent avoir des nombres d'éléments 104 différents l'un de l'autre, et les dimensions des deuxième et troisième parties 282 et 284 peuvent changer lorsque l'ouverture active, la partie 286, est Io déplacée sur la première dimension 202. Dans encore une autre forme de réalisation, si la première partie 280 est configurée de manière à se trouver à une seule extrémité de la matrice 270 sur la première dimension 202, seulement deux parties peuvent être définies. Dans encore une autre forme de réalisation, plus d'une partie peut être sélectionnée par le multiplexeur 276 pour être configurée sous la forme d'une 15 configuration 1,5 D et séparée par des éléments 104 configurés dans la configuration 1D. Par conséquent, plus d'une première partie 280 peut être définie. Le multiplexeur 276 connecte chacun des éléments 104 de la première partie 280 à une ligne séparée d'un première ensemble de lignes 288. Dans cet exemple, le premier ensemble de lignes 288 a N/3 lignes, d'après les dimensions de la première 20 partie 280. Le multiplexeur 276 connecte aussi les éléments 104 de la rangée centrale 206, qui sont dans les deuxième et troisième parties 282 et 284, aux éléments 104 des première et deuxième rangées extérieures 208 et 210 (ensemble de K lignes 274), qui sont alignés en colonnes les uns par rapport aux autres sur la seconde dimension 204. Selon une autre possibilité, le multiplexeur 276 peut être en interface avec le 25 deuxième ainsi que le troisième ensembles de lignes 220 et 222 et connecter électriquement des éléments 104 appropriés. L'ensemble de K lignes 274 et les connexions électriques avec les deuxième et troisième parties 282 et 284 sont représentés par un deuxième ensemble de lignes 290 ayant N lignes, d'après le nombre d'éléments 104 dans la partie 286. Les premier et deuxième ensembles de 30 lignes 288 et 290 se connectent aux fils 252 présents dans le câble 120. Dans une forme de réalisation, si la première partie 280 a N/3 éléments 104 le nombre total de fils 252 nécessaire est de 4N/3. Si la première partie 280 est configurée de façon à avoir moins ou plus que N/3 éléments 104, respectivement moins ou plus que le total des fils 252 sont nécessaires dans le câble 120. 35 Uniquement à titre d'exemple, il est considéré un transducteur 1,5D à 288 éléments.

12 Les éléments 104 forment une matrice de trois rangées ayant chacune 96 éléments 104. Précédemment, on avait besoin de 192 canaux dans le système 100 et de 192 fils dans le câble 120. Avec la configuration de la Fig. 2, une qualité d'image similaire peut être obtenue en ayant 128 canaux et 128 fils 252 dans le câble 120. Avec la configuration de la Fig. 3, le transducteur 106 peut avoir plus de 288 éléments 104, mais puisque l'ouverture 246 utilise moins que le nombre total d'éléments 104, le nombre de fils 252 est réduit en conséquence. Le câble 120 peut ainsi être allégé et présenter une plus grande souplesse, et également avoir un coût de fabrication réduit. La Fig. 4 représente une autre matrice 300 d'éléments 104 configurée pour réduire le nombre de fils et de canaux nécessaires pour faire fonctionner le transducteur correspondant 106. La matrice 300 a cinq rangées d'éléments 104, une rangée centrale 302, une première rangée extérieure 304, une deuxième rangée extérieure 306, une troisième rangée extérieure 308 et une quatrième rangée extérieure 310. On peut utiliser plus de cinq rangées, notamment six ou sept rangées.

Sur la première dimension 202, les éléments 104 peuvent être divisés en première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième parties 312, 314, 316, 318 et 320. Les éléments 104 alignés en colonnes les uns par rapport aux autres dans la seconde dimension 204 peuvent être électriquement connectés comme indiqué par les zones 322 et 324 et la partie 328. Bien que cela ne soit pas représenté, un multiplexeur tel que le multiplexeur 276 de la Fig. 3 peut servir pour permettre un déplacement de la partie 328 dans la première dimension 202. Dans une autre forme de réalisation, le multiplexeur 276 peut servir à déplacer l'ouverture 330 sur la première dimension 202 à l'intérieur de toute la matrice 300. Dans la partie 328, chaque élément 104 est électriquement connecté à une ligne, comme expliqué plus haut. Dans la zone 324, les éléments 104 alignés en colonnes les uns par rapport aux autres sur la seconde dimension 204 peuvent être électriquement connectés. Dans les deuxième et troisième parties 314 et 216, un élément 104 des chacune des rangée centrale 302 et première et deuxième rangées extérieures 304 et 306 est électriquement connecté à une seule ligne. Dans la première partie 312, un élément 104 de chacune des première et deuxième rangées extérieures 304 et 306 est électriquement connecté à une seule ligne. Les éléments 104 de la rangée centrale 302 peuvent être plus grands que les éléments 104 des première à quatrième rangées extérieures 304-310. Par exemple, un élément 104 de la rangée centrale 302 peut avoir approximativement le double de la largeur en élévation qu'un élément 104 de l'une quelconque des première à

13 quatrième rangées extérieures 304-310. En connectant des éléments 104 de dimensions différentes dans une ouverture telle que l'ouverture 326 de la Fig. 4 et l'ouverture 246 de la Fig. 3, des impédances électriques différentes sont créées. Cela peut conduire à des gains de canaux différents, qui peuvent être causés par des charges exercées sur le câble, une impédance d'entrée de réception et autres. Il est souhaitable de compenser cette variation de gain, ce qui peut se faire en réglant un ou plusieurs paramètres du conformateur de faisceau, tels que le gain, le retard et l'amplitude. De plus, une matrice d'éléments de circuit (non représentés) peut être ajoutée dans le transducteur 106 et/ou le câble pour compenser les changements de configuration. Une compensation de gain dépendant d'un canal peut, par exemple, être réalisée à la réception par le conformateur 110 de faisceau. Le conformateur 110 de faisceau peut également, en changeant l'amplitude d'émission, réaliser une compensation sur la tension d'émission appliquée. La compensation par le conformateur de faisceau peut reposer sur les différentes dimensions des éléments des sections 1D et 1,5D de la matrice et peut changer à mesure que changent les dimensions et/ou la position des sections dans la matrice. La Fig. 5 représente un système d'échographie miniaturisé 130 comprenant un transducteur 132 configurable d'après les matrices des figures 2, 3 et/ou 4. Une interface utilisateur 134 (qui peut aussi comprendre un moyen d'affichage intégré 136) est prévue pour recevoir des instructions fournies par un opérateur. Au sens de la présente description, le qualificatif "miniaturisé" signifie que le système d'échographie 130 est un dispositif manuel ou portatif ou est configuré pour être tenu à la main, rangé dans une poche, un coffret au format d'une mallette ou un sac à dos. Par exemple, le système d'échographie 130 peut être un dispositif manuel ayant le format d'un ordinateur portatif habituel, par exemple d'une épaisseur d'environ 63 mm, d'une longueur d'environ 355 mm et d'une largeur d'environ 305 mm. Le système d'échographie 130 peut peser environ 4,5 kg et peut donc facilement être porté par l'opérateur. Le moyen d'affichage intégré 136 (par exemple un écran interne) est également présent et est conçu pour afficher une image médicale.

Les données échographiques peuvent être envoyées à un dispositif extérieur 138 par l'intermédiaire d'un réseau câblé ou radioélectrique 150 (ou par une connexion directe, par exemple, via un câble série ou parallèle ou un port USB). Dans certaines formes de réalisation, le dispositif extérieur 138 peut être un ordinateur ou un poste de travail équipé d'un écran d'affichage. Selon une autre possibilité, le dispositif extérieur 138 peut être un écran extérieur séparé ou une

14 imprimante apte à recevoir des données d'images fournies par le système d'échographie portatif 130, ainsi qu'à afficher ou imprimer des images qui peuvent avoir une plus grande définition que l'écran intégré 136. Selon un autre exemple, le système d'échographie 130 peut être un système d'échographie au format de poche permettant la 3D. Par exemple, le système d'échographie au format de poche peut avoir une largeur d'environ 51 mm, une longueur d'environ 102 mm, une épaisseur d'environ 13 mm et un poids inférieur à 85 grammes. Le système d'échographie au format de poche peut comprendre un écran d'affichage, une interface utilisateur (c'est-à-dire un clavier) et un port d' entrée/sortie (E/S) pour la connexion au transducteur (aucun de ceux-ci n' est représenté). Il faut souligner que les diverses formes de réalisation peuvent être mises en oeuvre en liaison avec un système d'échographie miniaturisé ayant différents poids, dimensions et consommations d'énergie. La Fig. 6 représente un système d'imagerie échographique manuel ou portatif 176 dans lequel l'écran 142 et l'interface utilisateur 140 forment un dispositif unique. Par exemple, le système d'imagerie échographique 176 au format de poche peut être un système d'échographie au format de poche ou portatif ayant une largeur d'environ 51 mm, une longueur d'environ 102 mm, une épaisseur d'environ 13 mm et un poids inférieur à 85 grammes. Le transducteur 106 de la Fig.l peut être utilisé.

L'écran d'affichage 142 peut, par exemple, être un écran LCD couleur de 320 x 320 pixels (sur lequel peut être affichée une image médicale 190). Un clavier 180 du type pour dactylographie, comportant des touches 182, peut éventuellement être inclus dans l'interface utilisateur 140. A chacune des commandes multifonctions 184 peuvent être affectées des fonctions conformément au mode de fonctionnement du système. Par conséquent, chacune des commandes multifonctions 184 peut être conçue pour permettre une pluralité d'actions différentes. Des zones d'affichage 186 d'étiquettes associées aux commandes multifonctions 184 peuvent si nécessaire figurer sur l'écran 142. Le système 176 peut aussi avoir des touches et/ou commandes supplémentaires 188 pour des fonctions particulières, qui peuvent comprendre, mais de manière nullement limitative, "gel", "commande de profondeur", "commande de gain", "mode couleur", "impression" et "mémorisation". La Fig. 7 représente un système d'imagerie échographique 145 à pupitre, installé sur un socle mobile 147, et pouvant également être appelé système à chariot.

Un écran d'affichage 142 et une interface utilisateur 140 sont présents et il doit être

15 entendu que l'écran 142 peut être séparé ou séparable de l'interface utilisateur 140. Eventuellement, l'interface utilisateur 140 peut être un écran tactile, permettant à l'opérateur de sélectionner des options en touchant des symboles graphiques affichés, des icônes et autres.

L'interface utilisateur 140 comporte aussi des touches de commande 152 pouvant servir à commander de la manière souhaitée ou nécessaire, et/ou comme prévu normalement, le système d'imagerie échographique portatif 145. L'interface utilisateur 140 permet de multiples options d'interfaçage que l'utilisateur peut manipuler physiquement pour une interaction avec des données échographiques et d'autres données susceptibles d'être affichées, ainsi que pour saisir des informations et pour établir et modifier des paramètres d'exploration. Les options d'interfaçage peuvent servir pour des entrées spécifiques, des entrées programmables, des entrées contextuelles et autres. Par exemple, un clavier 154 et une boule de commande 156 peuvent être prévus. Le système 145 a au moins un port 160 de transducteur pour recevoir des transducteurs tels que le transducteur 106 de la Fig. 1. Un effet technique d'au moins une forme de réalisation est la réduction du nombre de fils dans un câble de transducteur, ainsi que la réduction du nombre de canaux nécessaires dans le système, sans nuire à la qualité de l'image. Une matrice d'éléments peut être divisée en parties, une première partie étant configurée sous la forme d'une matrice 1,5D et au moins une autre partie étant configurée sous la forme d'une matrice 1D. La partie configurée sous la forme d'une matrice 1,5D peut être déplaçable sur la dimension en azimut. Une focalisation en élévation peut s'effectuer en émission et en réception, de même qu'une focalisation dynamique lors de la réception. La partie de l'ouverture configurée sous la forme d'une matrice 1,5D peut subir une conformation de faisceau lors de l'émission ou de la réception à l'aide d'un traitement à retard classique. Les dimensions effectives de l'ouverture peuvent être commandées à l'aide de pondérations en fonction de la profondeur (apodisation) lors de la réception, et lors de l'émission l'ouverture active peut être sélectionnée en fonction de la profondeur du foyer d'émission.

Il doit être entendu que la description ci-dessus est destinée à constituer une illustration nullement restrictive. Par exemple, les formes de réalisation décrites ci-dessus (et/ou des aspects de celles-ci) peuvent être utilisées en combinaison les unes avec les autres. De plus, de nombreuses modifications peuvent être apportées pour adapter une situation ou un matériel particulier aux principes de l'invention sans s'écarter de son cadre. Bien que les dimensions et types de matériels décrits ici soient

16 destinés à définir les paramètres de l'invention, ils ne sont nullement limitatifs et constituent des exemples de formes de réalisation. De nombreuses autres formes de réalisation apparaîtront aux spécialistes de la technique à l'examen de la description ci-dessus. Par conséquent, le cadre de l'invention doit être déterminé en référence aux revendications annexées, ainsi qu'à tout le cadre d'équivalents auxquels se prêtent ces revendications. Dans les revendications annexées, les termes "premier", "deuxième", "troisième", etc., servent uniquement d'indications et ne sont pas destinés à impose des exigences numériques à leurs objets. En outres, les limitations des revendications ci-après ne sont pas rédigées sous un format "moyen plus Io fonction" et ne sont pas destinées à être interprétées d'après 35 U.S.C. 112, sixième paragraphe, à moins et jusqu'à ce que de telles limitations de revendications n'emploient expressément l'expression "moyen pour" suivie de l'exposé d'une fonction en l'absence d'autre structure.

LISTE DES REPERES 100 Système d'échographie 102 Emetteur 104 Eléments 106 Transducteur 108 Récepteur 110 Conformateur de faisceau 112 Processeur RF 114 Mémoire 116 Module de processeur 118 Ecran d'affichage 120 Câble de transducteur 122 Mémoire 124 Interface utilisateur 130 Système d'échographie portatif 132 Transducteur 134 Interface utilisateur 136 Moyen d'affichage intégré 138 Dispositif extérieur 140 Interface utilisateur 142 Ecran d'affichage 145 Système d'imagerie échographique à pupitre 147 Socle mobile 150 Réseau 152 Touches de commande 154 Clavier 156 Boule de commande 160 Port de transducteur 176 Système d'imagerie échographique au format de poche 180 Clavier 184 Commandes multifonction 186 Zones d'affichage d'étiquettes 188 Commandes 190 Image médicale

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Transducteur à ultrasons (106), comprenant : une matrice (200) d'éléments (104) formant des rangées et des colonnes, la matrice comprenant une rangée centrale (206) et au moins une première et une deuxième rangées extérieures (208), (210) disposées de part et d'autre de la rangée centrale (206) ; des fils (252) à l'intérieur d'un câble (120) de transducteur, configurés pour connecter au moins une partie des éléments (104) à un système d'échographie (100) ; un premier ensemble de lignes (218) pour connecter électriquement à l'un des fils (252) chacun des éléments (104) présents dans une première partie (212) de la rangée centrale (206), la première partie (212) comportant un nombre d'éléments inférieur au nombre total d'éléments (104) de la rangée centrale (206) ; et un deuxième ensemble de lignes (250) pour connecter électriquement au moins une partie des éléments (104) des première et deuxième rangées extérieures (208), (210) qui sont dans une même colonne, le deuxième ensemble de lignes (250) connectant en outre électriquement les éléments (104) d'une deuxième partie (214) de la rangée centrale (206) aux éléments (104) qui sont dans la même colonne, chacune des lignes du deuxième ensemble de lignes (250) étant connectée à l'un des fils (252).

2. Transducteur (106) selon la revendication 1, comprenant en outre : un multiplexeur (276) connecté aux premier et deuxième ensembles de lignes (218), (250) ; et une ligne de commande (278) de multiplexeur à l'intérieur du câble (120) de transducteur, configurée pour connecter le multiplexeur (276) et le système d'échographie (100), le multiplexeur (276) étant configuré pour sélectionner une position de la première partie (212) le long de la rangée centrale (206) d'après un signal reçu de la ligne de commande (278) de multiplexeur.

3. Transducteur (106) selon la revendication 1, comprenant en outre : un multiplexeur (276) connecté aux premier et deuxième ensembles de lignes (218), (250) ; et une ligne de commande (278) de multiplexeur à l'intérieur du câble (120) de transducteur, configurée pour connecter le multiplexeur (276) et le système d'échographie (100), le multiplexeur (276) étant configuré pour sélectionner un 21 certain nombre d'éléments (104) de la première partie (212) d'après un signal reçu de la ligne de commande (278) de multiplexeur.

4. Transducteur (106) selon la revendication 1, comprenant en outre une lentille conçue pour préfocaliser la matrice (200) d'éléments (104) suivant une élévation prédéterminée.

5. Transducteur (106) selon la revendication 1, dans lequel les éléments (104) de la rangée centrale (206) sont plus grands que les éléments (104) des Io première et deuxième rangées extérieures (208), (210).

6. Transducteur (106) selon la revendication 1, comprenant en outre : des troisième et quatrième rangées extérieures (308), (310) respectivement disposées le long de bords extérieurs des première et deuxième rangées extérieures (208), 15 (210) ; et un troisième ensemble de lignes pour connecter électriquement au moins une partie des éléments (104) des troisième et quatrième rangées extérieures (308), (310) qui sont dans la même colonne, chacune des lignes du troisième ensemble de lignes étant connectée à l'un des fils (252). 20

7. Procédé pour former et utiliser un transducteur (106) à ultrasons (106), comprenant : la définition d'un nombre K d'éléments (104) dans une première dimension (202) d'une matrice (200) ; 25 la définition d'un nombre de rangées dans une seconde dimension (204) de la matrice (200), le nombre de rangées étant au moins de 3 ; la connexion d'une première partie (212) des éléments (104) sous la forme d'une matrice à 1, 5 dimensions (1,5D) ; et la connexion d'une deuxième partie (214) des éléments (104) sous la forme d'une 30 matrice à une seule dimension (1D).

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la première partie (212) comporte l'un des K/3 éléments (104) dans la première dimension (202) et des N/3 éléments (104) dans la seconde dimension (202), N étant inférieur à K. 35 22

9. Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre le réglage d'au moins un paramètre d'un conformateur de faisceau, associé à au moins un des éléments (104) d'après les configurations des matrices 1D et 1,5D.

10. Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre le réglage d'au moins un paramètre du conformateur de faisceau parmi le gain, le retard et l'amplitude de la tension d'émission du conformateur de faisceau d'après les configurations des matrices 1D et 1,5D.