FR3058885A1 - Procede et systeme de detection et de visualisation ameliorees d'une aiguille chirurgicale dans des donnees ultrasonores, en realisant une imagerie d'elasticite par ondes de cisaillement - Google Patents

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Abstract

Un système à ultrasons (100) offre une détection et une visualisation améliorées d'une aiguille chirurgicale (10) dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d'élasticité par ondes de cisaillement. Une onde de cisaillement (5) est produite dans un tissu biologique (1) dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale (10). Le système à ultrasons (100) recueille des données ultrasonores d'ondes de cisaillement avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique (1) comportant l'aiguille chirurgicale (10). Un processeur (132, 140) du système à ultrasons (100) traite les données ultrasonores d'ondes de cisaillement pour générer une carte du tissu biologique (1) et de l'aiguille chirurgicale (10). Un système de visualisation (134) du système à ultrasons (100) affiche une représentation de l'aiguille chirurgicale (10) superposée à une image ultrasonore.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 058 885 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 17 60834
COURBEVOIE © IntCI8
A 61 B 8/00 (2017.01), A 61 B 8/15
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 17.11.17. © Demandeur(s) : GENERAL ELECTRIC COMPANY—
© Priorité : 22.11.16 US 15358467. US.
@ Inventeur(s) : PERREY CHRISTIAN FRITZ.
©) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 25.05.18 Bulletin 18/21.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : GENERAL ELECTRIC COMPANY.
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : CASALONGA.
PROCEDE ET SYSTEME DE DETECTION ET DE VISUALISATION AMELIOREES D'UNE AIGUILLE CHIRURGICALE DANS DES DONNEES ULTRASONORES, EN REALISANT UNE IMAGERIE D'ELASTICITE PAR ONDES DE CISAILLEMENT.
FR 3 058 885 - A1 çV/ Un système à ultrasons (100) offre une détection et une visualisation améliorées d'une aiguille chirurgicale (10) dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d'élasticité par ondes de cisaillement. Une onde de cisaillement (5) est produite dans un tissu biologique (1) dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale (10). Le système à ultrasons (100) recueille des données ultrasonores d'ondes de cisaillement avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique (1) comportant l'aiguille chirurgicale (10). Un processeur (132, 140) du système à ultrasons (100) traite les données ultrasonores d'ondes de cisaillement pour générer une carte du tissu biologique (1) et de l'aiguille chirurgicale (10). Un système de visualisation (134) du système à ultrasons (100) affiche une représentation de l'aiguille chirurgicale (10) superposée à une image ultrasonore.
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Procédé et système de détection et de visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement
Certains modes de réalisation se rapportent à l’imagerie par ultrasons. Plus précisément, certains modes de réalisation concernent un procédé et un système de détection et de visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement.
L’imagerie ultrasonore est une technique d’imagerie médicale destinée à produire des images d’organes et de tissus mous dans un corps humain. L’imagerie ultrasonore utilise des ondes sonores à haute fréquence non invasives en temps réel pour produire une image en deux dimensions (2D) et/ou une image en trois dimensions (3D).
L’élastographie est un mode d’imagerie médicale qui établit une carte des propriétés élastiques de tissus mous. Elle peut être utile pour des diagnostics médicaux car elle permet de distinguer des tissus sains des tissus malades pour des organes et/ou des croissances spécifiques. Par exemple, des tumeurs malignes sont souvent plus dures que le tissu qui les entoure, et un foie malade est plus rigide qu’un foie sain. L’élastographie a été utilisée par exemple pour guider ou remplacer des biopsies, en identifiant des tissus potentiellement cancéreux ou d’autres tissus malades, sur la base de la rigidité des tissus.
On connaît plusieurs techniques pour réaliser l’élastographie ultrasonore. L’élastographie basée sur la compression est réalisée en exerçant une compression externe sur le tissu et en comparant les images ultrasonores avant la compression et pendant la compression. Des techniques de suivi spectral peuvent être utilisées pour suivre la déformation du tissu. Les zones de l’image qui sont les moins déformées présentent une rigidité plus importante, tandis que les zones les plus déformées présentent la rigidité la moins importante. Une autre technique d’imagerie d’élasticité par ultrasons comprend l’imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement. Avec l’imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, une perturbation de poussée est induite dans le tissu, par exemple par la force d’un faisceau ultrasonore focalisé ou d’une poussée externe. La perturbation de poussée engendre des ondes de cisaillement qui se propagent latéralement à partir du point de perturbation. Le dispositif à ultrasons recueille des données d’images des ondes de cisaillement et détermine à quelle vitesse les ondes de cisaillement passent par différentes positions latérales dans le tissu. Une carte d’élasticité peut être établie sur la base de la vitesse des ondes de cisaillement.
L’imagerie ultrasonore peut être utile pour le positionnement d’un instrument à un endroit souhaité dans le corps humain. Par exemple, pour réaliser une biopsie sur un échantillon de tissu, il est important de positionner de manière précise une aiguille à biopsie, de façon à ce que la pointe de l’aiguille pénètre dans le tissu devant être échantillonné. La visualisation de l’aiguille à biopsie en utilisant un système d’imagerie ultrasonore permet de diriger l’aiguille vers le tissu cible et de l’insérer jusqu’à la profondeur nécessaire. Ainsi, la visualisation aussi bien du tissu à échantillonner que de l’instrument qui y pénètre permet d’obtenir un positionnement précis de l’instrument par rapport au tissu.
Une aiguille est un réflecteur spéculaire, ce qui signifie qu’elle se comporte comme un miroir par rapport aux ondes ultrasonores réfléchies par elle. L’ultrason est réfléchi par l’aiguille sous un angle qui est égal à l’angle entre le faisceau ultrasonore transmis et l’aiguille. Idéalement, un faisceau ultrasonore incident est sensiblement perpendiculaire à une aiguille chirurgicale, afin de visualiser l’aiguille de la façon la plus efficace. Plus l’angle avec lequel l’aiguille est insérée par rapport à l’axe du réseau de transducteurs, c’est-à-dire la ligne imaginaire normale à la face du réseau de transducteurs, est petit, plus il est difficile de visualiser l’aiguille. Dans une procédure de biopsie typique utilisant une sonde linéaire, la géométrie est telle que la majeure partie de l’énergie ultrasonore transmise est réfléchie par la face du réseau de transducteurs et est ainsi détectée dans une faible mesure par le système d’imagerie ultrasonore.
Plusieurs propositions ont été faites pour améliorer la visualisation par ultrasons d’aiguilles chirurgicales. Par exemple, un revêtement rugueux peut être appliqué sur une longueur de la tige d’une aiguille pour obtenir une diffusion acoustique accrue qui peut fournir des images ultrasonores plus lumineuses de l’aiguille. Cependant, l’utilisation de revêtements peut être coûteuse et nécessiter des aiguilles spéciales. Dans un autre exemple, des techniques de traitement d’image peuvent être utilisées pour tenter de suivre la position d’une aiguille afin de faciliter la prédiction et l’identification de positions ultérieures de l’aiguille. Toutefois, les techniques de traitement d’images de suivi d’aiguille peuvent être complexes et difficiles à mettre en œuvre sur le plan technique. L’élastographie basée sur la compression a également été proposée en tant que technique possible pour déterminer la position d’une aiguille. Par exemple, l’insertion ou un autre mouvement de l’aiguille peut déformer le tissu environnant, de telle sorte que des images ultrasonores avant l’insertion/le mouvement et pendant l’insertion/le mouvement puissent être comparées pour identifier la déformation du tissu et déterminer la position de l’aiguille. Toutefois, le déplacement d’une aiguille ou une autre compression du tissu pour identifier la position d’une aiguille peuvent ne pas être souhaitables lorsqu’une aiguille se trouve à proximité d’une tumeur. Plus précisément, le déplacement d’une aiguille pour en déterminer la position peut conduire à un mauvais placement de l’aiguille.
D’autres limitations et inconvénients d’approches classiques et traditionnelles seront mieux compris par l’homme du métier à travers la comparaison de tels systèmes avec certains aspects de la présente invention, tels qu’ils sont exposés dans le reste de la présente demande, en référence aux dessins.
Un système et/ou un procédé est proposé pour améliorer la détection et la visualisation d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, sensiblement de la façon montrée dans et/ou décrite en relation avec au moins une des figures, telles qu’exposées de manière plus complète dans les revendications.
Ces avantages, aspects et nouvelles caractéristiques, ainsi que d’autres avantages, aspects et caractéristiques de la présente invention, de même que des détails d’un mode de réalisation illustré de celle-ci, seront mieux compris à l’étude de la description qui suit et des dessins.
La figure 1 est un schéma fonctionnel d’un exemple de système à ultrasons qui est apte à fournir une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ultrasons, conformément à différents modes de réalisation.
La figure 2 est un organigramme illustrant des exemples d’étapes qui peuvent être utilisées pour fournir une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ultrasons, conformément à différents modes de réalisation.
Certains modes de réalisation peuvent être trouvés dans un procédé et un système destinés à une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ultrasons. Différents modes de réalisation produisent l’effet technique pour constituer un système configuré en vue de générer des ondes de cisaillement dans un tissu biologique, recueillir des données d’images ultrasonores des ondes de cisaillement produites, traiter les données d’images ultrasonores pour déterminer une distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement, et convertir la distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement en une carte qui est utilisée pour identifier l’emplacement d’une aiguille chirurgicale dans le tissu.
Le résumé qui précède, ainsi que la description détaillée de certains modes de réalisation qui suit, seront mieux compris à l’étude des dessins annexés. Dans la mesure où les figures illustrent des schémas et des blocs fonctionnels de différents modes de réalisation, ces blocs fonctionnels n’indiquent pas nécessairement la séparation entre les circuits matériels. Ainsi, un ou plusieurs de ces blocs fonctionnels (par exemple des processeurs ou des mémoires) peuvent être mis en œuvre dans un même composant matériel (par exemple un processeur de signal universel ou un bloc de mémoire vive, un disque dur ou un élément analogue) ou dans plusieurs composants matériels. De façon similaire, les programmes peuvent être des programmes autonomes ou intégrés en tant que sousprogrammes dans un système d’exploitation ou être des fonctions dans un progiciel installé, ou analogue. Il est à noter que les différents modes de réalisation ne sont pas limités aux agencements et à l’instrumentalité montrés dans les dessins. De même, il est entendu que les modes de réalisation peuvent être combinés ou que d’autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des modifications structurelles, logiques et électriques peuvent être apportées sans sortir du cadre des différents modes de réalisation. Par conséquent, la description détaillée qui suit ne doit pas être interprétée comme limitative, et la portée de la présente invention est définie par les revendications rattachées et leurs équivalences.
Tels qu’ils sont utilisés ici, un élément ou une étape cités au singulier et accompagnés de l’article « un » ou « une » ne doivent pas être interprétés comme excluant le pluriel desdits éléments ou étapes, à moins que cette exclusion ne soit expressément indiquée. D’autre part, des références à « un mode de réalisation » ne doivent pas être interprétées comme excluant l’existence de modes de réalisation supplémentaires incorporant eux aussi les caractéristiques citées. Par ailleurs, sauf indication contraire, les modes de réalisation « comportant » ou « présentant » un élément ou une pluralité d’éléments ayant une propriété particulière peuvent comprendre des éléments supplémentaires ne présentant pas cette propriété.
D’autre part, tel qu’il est utilisé ici, le terme « image » se réfère au sens large aussi bien à des images pouvant être visualisées qu’à des données représentant une image susceptible d’être visualisée. Toutefois, de nombreux modes de réalisation génèrent (ou sont configurés pour générer) au moins une image pouvant être visualisée. De plus, telle qu’elle est utilisée ici, l’expression « image » est employée pour désigner un mode ultrasonore tel qu’un mode B, un mode CF et/ou des sous-modes des modes B et/ou CF, tels que l’Imagerie d’Elasticité par Ondes de Cisaillement (SWEI), TVI, Angio, flux B, BMI, BMIAngio et, dans certains cas, également MM, CM, PW, TVD, CW, où « l’image » et/ou « le plan » comporte un seul faisceau ou plusieurs faisceaux.
Par ailleurs, le terme processeur ou unité de traitement, tel qu’il est utilisé ici, désigne tout type d’unité de traitement qui peut exécuter les calculs nécessaires aux différents modes de réalisation, par exemple monocœur ou multicœur : UCT, carte graphique, DSP, FPGA, ASIC ou une combinaison de ceux-ci.
Il est à noter que différents modes de réalisation décrits ici, qui génèrent ou forment des images, peuvent comprendre un traitement pour la formation d’images qui comporte la formation de faisceaux dans certains modes de réalisation et ne prévoit pas de formation de faisceaux dans d’autres modes de réalisation. Par exemple, une image peut être produite sans formation de faisceaux, par exemple en multipliant la matrice de données démodulées par une matrice de coefficients, de sorte que le produit obtenu soit l’image, et où le processus ne forme pas de « faisceaux ». Il est également possible de former des images en utilisant des combinaisons de canaux qui peuvent avoir pour origine plus d’un événement d’émission (par exemple des techniques à ouverture synthétique).
Dans différents modes de réalisation, le traitement par ultrasons pour former des images est mis en œuvre par exemple en englobant la formation de faisceaux ultrasonores, telle que la formation de faisceaux de réception, dans un logiciel, un micrologiciel, le matériel ou une combinaison de ceux-ci. Un mode de mise en œuvre d’un système à ultrasons présentant une architecture de formation de faisceaux logicielle, réalisée conformément à différents modes de réalisation, est illustré dans la figure 1.
La figure 1 est un schéma fonctionnel d’un exemple de système à ultrasons 100 qui peut être utilisé pour obtenir une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale 10 dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, conformément à différents modes de réalisation. La figure 1 montre une aiguille chirurgicale 10, un système à ultrasons 100 et un dispositif de vibration 20 externe. L’aiguille chirurgicale 10 comprend une extrémité d’insertion distale et une extrémité d’embout proximale. L’extrémité d’embout proximale peut être saisie par un opérateur manipulant l’aiguille 10, et l’extrémité d’insertion distale peut être insérée dans un tissu biologique 1 pour réaliser par exemple une biopsie guidée par ultrasons ou toute autre opération appropriée. Le dispositif de vibration 20 externe peut être configuré pour produire une force de poussée 22 externe en vue de déplacer le tissu pour créer des ondes de cisaillement 5 dans le tissu 1. De plus et/ou en variante, le système à ultrasons 100 peut produire la force de poussée, par exemple une force de poussée ultrasonore à haute intensité 105, pour générer les ondes de cisaillement 5 dans le tissu 1. Le système à ultrasons 100 comprend un émetteur 102, une sonde ultrasonore 104, un formeur de faisceau d’émission 110, un récepteur 118, un formeur de faisceau de réception 120, un processeur RF 124, une mémoire tampon RF/IQ 126, un module d’entrée utilisateur 130, un processeur de signal 132, une mémoire tampon d’images 136 et un système de visualisation 134.
F’émetteur 102 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour commander une sonde ultrasonore 104. Fa sonde ultrasonore
104 peut comporter un réseau unidimensionnel (1D, 1,25D, 1,5D ou 1,75D) ou un réseau bidimensionnel (2D) d’éléments piézoélectriques. Fa sonde ultrasonore 104 peut comporter un groupe d’éléments transducteurs d’émission 106 et un groupe d’éléments transducteurs de réception 108, qui constituent normalement les mêmes éléments.
Fe formeur de faisceau d’émission 110 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour commander l’émetteur 102 qui, par le biais d’un formeur de faisceau de sous-ouverture d’émission 114, commande le groupe d’éléments transducteurs d’émission 106 pour émettre des impulsions de poussée ultrasonores à haute intensité
105 dans un point de perturbation du tissu 1 et pour émettre des signaux d’émission ultrasonores 107 dans une région d’intérêt du tissu 1. Tel qu’il est utilisé ici, le terme «impulsions de poussée ultrasonores à haute intensité » désigne une intensité temporelle moyenne réduite de crête spatiale (Ispta.3) comprise entre 200 et 700 mW/cm2. Fes impulsions de poussée ultrasonores à haute intensité 105 transmises peuvent déplacer le tissu 1 pour générer des ondes de cisaillement 5 qui se propagent latéralement à partir du point de perturbation. Fes signaux ultrasonores 107 émis peuvent ίο être rétrodiffusés depuis des structures dans l’objet d’intérêt, tel que le tissu 1 lorsqu’il est déformé par les ondes de cisaillement 5, et les instruments chirurgicaux dans l’objet d’intérêt, tels qu’une aiguille chirurgicale 10, pour produire des échos 109. Les échos 109 sont reçus par les éléments transducteurs de réception 108. Le groupe d’éléments transducteurs de réception 108 dans la sonde ultrasonore 104 peut être utilisé pour convertir les échos reçus en signaux analogiques qui subissent un formage de faisceau de sousouverture par un formeur de faisceau de sous-ouverture de réception 116 et sont ensuite communiqués à un récepteur 118.
Le récepteur 118 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour recevoir et démoduler les signaux provenant du formeur de faisceau de sous-ouverture de réception 116. Les signaux analogiques démodulés peuvent être communiqués à un ou plusieurs convertisseurs de la pluralité de convertisseurs A/N 122. La pluralité de convertisseurs A/N 122 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour convertir les signaux analogiques démodulés provenant du récepteur 118 en signaux numériques correspondants. La pluralité de convertisseurs A/N 122 sont disposés entre le récepteur 118 et le formeur de faisceau de réception 120. Néanmoins, l’invention n’est pas limitée à cet égard. Par conséquent, dans certains modes de réalisation, la pluralité de convertisseurs A/N 122 peuvent être intégrés dans le récepteur 118.
Le formeur de faisceau de réception 120 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour réaliser un traitement de formage de faisceau numérique sur les signaux reçus depuis la pluralité de convertisseurs A/N 122. Les informations traitées qui en résultent peuvent être reconverties en signaux RF correspondants. Les signaux RF de sortie correspondants qui sont fournis par le formeur de faisceau de réception 120 peuvent être communiqués au processeur RF 124. Conformément à certains modes de réalisation, le récepteur 118, la pluralité de convertisseurs A/N 122 et le formeur de faisceau 120 peuvent être intégrés dans un formeur de faisceau unique qui peut être de type numérique.
Le processeur RF 124 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour démoduler les signaux RF. Conformément à un mode de réalisation, le processeur RF 124 peut comporter un démodulateur complexe (non représenté) qui peut être utilisé pour démoduler les signaux RF en vue de former des paires de données I/Q qui sont représentatives des signaux d’écho correspondants. Les données de signal RF ou I/Q peuvent ensuite être communiquées à une mémoire tampon RF/IQ 126.
La mémoire tampon RF/IQ 126 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour assurer un stockage temporaire des données de signal RF ou I/Q qui sont générées par le processeur RF 124.
Le module d’entrée utilisateur 130 peut être activé pour déclencher l’imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, changer le mode de balayage, les données d’entrée du patient, les données de l’instrument chirurgical, les paramètres d’exploration, les réglages, les paramètres de configuration et autres. Dans un exemple de réalisation, le module d’entrée utilisateur 130 peut servir à configurer, gérer et/ou commander le fonctionnement d’un ou plusieurs composants et/ou modules du système à ultrasons 100.
A cet égard, le module d’entrée utilisateur 130 peut servir à configurer, gérer et/ou commander le fonctionnement de l’émetteur 102, de la sonde ultrasonore 104, du formeur de faisceau d’émission 110, du récepteur 118, du formeur de faisceau de réception 120, du processeur RF 124, de la mémoire tampon RF/IQ 126, du module d’entrée utilisateur 130, du processeur de signal 132, de la mémoire tampon d’images 136 et/ou du système de visualisation 134. Le module d’entrée utilisateur 130 peut se trouver à différents endroits sur et/ou autour du système à ultrasons 100, par exemple sur la sonde 104, sur un panneau de commande et/ou à n’importe quel endroit approprié.
Le processeur de signal 132 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour traiter des informations ultrasonores (à savoir des données de signal RF ou des paires de données I/Q) en vue d’une présentation sur un système de visualisation 134. Le processeur de signal 132 peut être utilisé pour réaliser une ou plusieurs opérations de traitement pour déterminer les informations concernant la position et l’orientation d’une aiguille chirurgicale 10. Le processeur de signal 132 peut être utilisé pour réaliser une ou plusieurs opérations de traitement sur les informations ultrasonores recueillies, conformément à une pluralité de modalités ultrasonores pouvant être sélectionnées. Les informations ultrasonores recueillies peuvent être traitées en temps réel pendant une séance d’exploration, à mesure que les signaux d’écho sont reçus. De plus ou en variante, les informations ultrasonores peuvent être stockées de façon temporaire dans la mémoire tampon RF/IQ 126, pendant une séance d’exploration, et peuvent être traitées en moins de temps qu’en temps réel au cours d’une opération en direct ou autonome.
Dans l’exemple de réalisation, le processeur de signal 132 peut comporter un module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140.
Le système à ultrasons 100 peut être utilisé pour recueillir en continu des informations ultrasonores à une fréquence de trames qui est adaptée à la situation d’imagerie en question. Des fréquences de trames typiques sont comprises entre 20 et 70 mais peuvent être plus basses ou plus élevées. Par exemple, l’imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement peut avoir des fréquences de trames plus élevées par rapport à la fréquence de répétition élevée des impulsions utilisée pour représenter des ondes de cisaillement 5 dans le tissu 1. Dans différents modes de réalisation, la fréquence de répétition des impulsions dans un mode d’imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement est au moins de 300 impulsions/seconde et est de préférence supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde. Les informations ultrasonores recueillies peuvent être affichées sur le système de visualisation 134, à une fréquence d’affichage qui peut être la même que la fréquence de trames, ou bien plus lente ou plus rapide. Une mémoire tampon d’images 136 est prévue pour le stockage des trames traitées des informations ultrasonores recueillies qui ne sont pas destinées à être affichées dans l’immédiat. De préférence, la mémoire tampon d’images 136 a une capacité suffisante pour stocker au moins plusieurs secondes de trames d’informations ultrasonores. Les trames d’informations ultrasonores sont stockées de manière à en faciliter la récupération en fonction de leur ordre ou de leur temps d’acquisition. La mémoire tampon d’images 136 peut être constituée de tout type de support de stockage de données connu.
Le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour effectuer le traitement de données ultrasonores d’ondes de cisaillement afin d’assurer une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale, en créant une carte qui représente une distribution de la vitesse des ondes de cisaillement, de l’élasticité et/ou du gradient spatial. Tel qu’il est utilisé ici, le terme « données ultrasonores d’ondes de cisaillement » désigne des informations ultrasonores reçues par le processeur de signal 132, correspondant aux échos reçus 109 produits par la rétrodiffusion des signaux ultrasonores 107 émis, depuis des structures (par exemple le tissu 1) et des instruments chirurgicaux (par exemple l’aiguille chirurgicale 10) dans l’objet d’intérêt, lorsque celui-ci est déformé par les ondes de cisaillement 5. A cet égard, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour effectuer le traitement des données ultrasonores d’ondes de cisaillement afin de déterminer une distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement dans le tissu 1. La vitesse des ondes de cisaillement peut être calculée par inversion directe de l’équation de Helmholtz, mesure du temps de vol ou toute autre méthode de calcul appropriée. Les données ultrasonores d’ondes de cisaillement peuvent être recueillies après avoir produit une perturbation de poussée dans le tissu 1, par exemple par la force d’un faisceau ultrasonore 105 focalisé ou par une force de poussée 22 externe. La perturbation de poussée 105, 22 génère des ondes de cisaillement 5 qui se propagent latéralement à partir du point de perturbation. Le système à ultrasons 100 recueille les données ultrasonores d’ondes de cisaillement en utilisant une fréquence de répétition élevée des impulsions. Tel qu’il est utilisé ici, le terme « fréquence de répétition élevée des impulsions » désigne une fréquence de répétition des impulsions d’au moins 300 impulsions/seconde. Dans un mode de réalisation préféré, la fréquence de répétition des impulsions utilisée pour recueillir les données ultrasonores d’ondes de cisaillement est supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde.
Le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour convertir la distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement dans le tissu 1 en une carte, par exemple une carte de distribution des vitesses, une carte d’élasticité, une carte de gradients spatiaux ou tout type de carte appropriée représentant le contraste entre l’aiguille 10 et le tissu 1 qui l’entoure. Par exemple, la distribution locale peut être cartographiée sur la base de la vitesse des ondes de cisaillement afin d’établir une carte de distribution des vitesses. Dans un autre exemple, la distribution locale peut être convertie en carte d’élasticité en calculant la rigidité sur la base du module de Young, d’un module de cisaillement similaire ou de tout mode de calcul de conversion approprié. De plus, dans différents modes de réalisation, un filtre à gradient spatial peut être appliqué à la carte de distribution de vitesses et/ou la carte d’élasticité pour générer une carte de gradients spatiaux assurant une visualisation améliorée de l’aiguille 10.
La carte représente la vitesse à laquelle l’onde de cisaillement a traversé le tissu, à des emplacements latéraux par rapport au point de perturbation dans les données ultrasonores d’ondes de cisaillement. La vitesse de propagation de l’onde de cisaillement correspond à la rigidité du tissu aux emplacements latéraux. Plus précisément, la vitesse d’onde de cisaillement plus élevée correspond à une plus grande rigidité, et la vitesse d’onde de cisaillement plus faible correspond à une rigidité plus faible. Sur la base de la différence de vitesse et/ou d’élasticité de l’aiguille 10 et du tissu 1 qui l’entoure aux emplacements latéraux et de la taille et de la forme de l’aiguille 10, la position de l’aiguille chirurgicale 10 peut être identifiée facilement. Par exemple, les cartes peuvent présenter un code couleur ou être des cartes à niveaux de gris, avec une gamme de couleurs ou de gris qui correspond à la vitesse d’onde de cisaillement et/ou à l’élasticité. Plus précisément, une carte d’élasticité peut comporter du bleu foncé ou du gris foncé/noir correspondant à une élasticité molle, jusqu’au rouge ou au gris clair/blanc qui correspondent à une élasticité dure, parmi d’autres éléments. L’aiguille chirurgicale 10 a une forme caractéristique et présente une élasticité plus rigide que le tissu 1, de sorte qu’une représentation de l’aiguille 10 peut apparaître dans la carte d’élasticité sous la forme d’une ligne rouge ou gris clair/blanche rectiligne. La carte avec la représentation de l’aiguille chirurgicale 10 peut être affichée sur le système de visualisation 134. Par exemple, la carte avec la représentation de l’aiguille chirurgicale 10 peut être superposée à une image ultrasonore, telle qu’une image en mode B ou toute image ultrasonore appropriée.
En plus et/ou en variante, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut comprendre une logique, des circuits, des interfaces et/ou des codes appropriés qui peuvent être utilisés pour réaliser une segmentation d’image sur l’aiguille chirurgicale 10 dans la carte. Dans différents modes de réalisation, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut réaliser la segmentation d’image de façon semi-automatique ou automatique. Par exemple, la segmentation semi-automatique peut être réalisée par un opérateur qui identifie la région d’intérêt comportant l’aiguille chirurgicale 10, et le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 applique des algorithmes de traitement d’image pour segmenter l’aiguille chirurgicale 10 dans la région d’intérêt. Dans un autre exemple, la segmentation d’image automatique peut être réalisée par le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 qui applique des algorithmes de traitement d’image pour segmenter l’aiguille chirurgicale 10, sans l’intervention d’un opérateur. Les algorithmes de traitement d’image peuvent être basés au moins en partie sur des paramètres de détection d’aiguille, par exemple des informations en couleurs ou en nuances de gris correspondant à l’élasticité de l’aiguille, parmi d’autres éléments. Une représentation de la forme de l’aiguille correspondant à l’aiguille chirurgicale 10 segmentée peut être superposée à une image en mode B ou toute image ultrasonore appropriée, afin d’améliorer la visualisation de l’aiguille chirurgicale 10.
La figure 2 est un organigramme illustrant des exemples d’étapes qui peuvent être utilisées pour permettre une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale 10 dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, conformément à différents modes de réalisation. La figure 2 montre un organigramme 200 comportant des exemples d’étapes 202 à 214. Certains modes de réalisation peuvent supprimer une ou plusieurs des étapes et/ou exécuter les étapes dans un ordre différent de celui indiqué et/ou combiner certaines des étapes expliquées ci-après. Par exemple, certaines étapes peuvent ne pas être exécutées dans certains modes de réalisation. Ou bien, certaines étapes peuvent être exécutées dans un ordre temporel différent, y compris de façon simultanée, de celui indiqué ci-après.
A l’étape 202, le processeur de signal 132 du système à ultrasons 100 peut servir à lancer une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement. Par exemple, le processeur de signal 132 peut recevoir une entrée depuis un module d’entrée utilisateur 130 qui donne des instructions pour la réalisation d’une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement. Les instructions peuvent correspondre à une demande unique de réalisation d’une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement ou à une demande de réalisation continue ou périodique d’une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement. A titre d’exemple, un opérateur qui réalise une biopsie guidée par ultrasons peut ne pas être en mesure d’identifier une aiguille chirurgicale 10 dans une image ultrasonore en mode B et peut appuyer sur un bouton 130 d’une sonde ultrasonore 104 ou d’un panneau de commande pour lancer une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement afin de l’assister dans la détection et la visualisation de l’aiguille chirurgicale 10. Dans un autre exemple, l’opérateur peut saisir des instructions sur le module d’entrée utilisateur 130 pour réaliser de façon continue ou périodique une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement, au début ou au cours d’une biopsie guidée par ultrasons ou de toute autre procédure appropriée. Les étapes 204 à 214 peuvent être répétées de façon continue et/ou périodique, en fonction des instructions saisies par l’opérateur.
A l’étape 204, les ondes de cisaillement 5 sont produites dans un tissu biologique 1 dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale 10. Par exemple, une sonde ultrasonore 104 du système à ultrasons 100 peut produire une force de poussée, par exemple une impulsion de poussée ultrasonore à haute intensité 105, en vue de générer les ondes de cisaillement 5 dans le tissu 1. Dans un autre exemple, un dispositif de vibration 20 externe peut être configuré pour produire une force de poussée 22 externe afin de déplacer le tissu et créer des ondes de cisaillement 5 dans le tissu 1.
A l’étape 206, des données ultrasonores d’ondes de cisaillement sont recueillies par le système à ultrasons 100 avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu dans lequel est insérée l’aiguille chirurgicale. Les données ultrasonores d’ondes de cisaillement se situent dans une région qui comporte le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10. La fréquence de répétition des impulsions en mode imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement est d’au moins 300 impulsions/seconde et est de préférence supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde.
A l’étape 208, le processeur de signal 132 peut traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10. Par exemple, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 du processeur de signal 132 peut calculer la vitesse des ondes de cisaillement à des emplacements dans les données ultrasonores d’ondes de cisaillement, par inversion directe de l’équation de Helmholtz, mesure du temps de vol ou toute autre méthode de calcul appropriée.
A l’étape 210, le processeur de signal 132 peut convertir la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique et l’aiguille chirurgicale en une carte. Dans différents modes de réalisation, la carte peut être une carte de distribution des vitesses, une carte d’élasticité, une carte de gradients spatiaux ou tout type de carte appropriée, représentant le contraste entre l’aiguille 10 et le tissu 1 qui l’entoure. Par exemple, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 du processeur de signal 132 peut cartographier la distribution locale sur la base de la vitesse des ondes de cisaillement pour établir une carte de distribution des vitesses. Dans un autre exemple, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut convertir la distribution locale en carte d’élasticité, en calculant la rigidité sur la base du module de Young, d’un module de cisaillement similaire ou de tout mode de calcul de conversion approprié. D’autre part, dans différents modes de réalisation, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 peut appliquer un filtre à gradient spatial à la carte de distribution de vitesses et/ou à la carte d’élasticité pour générer une carte de gradients spatiaux. La carte peut être à code couleur ou à niveaux de gris, avec des couleurs différentes ou des nuances de gris qui correspondent à des vitesses et/ou des élasticités différentes. Par exemple, une carte d’élasticité à code couleur ou à niveaux de gris peut représenter un tissu mou 1 en bleu foncé ou gris foncé/noir, tandis que l’aiguille 10, qui a une rigidité plus grande que le tissu 1, peut être représentée en rouge ou gris clair/blanc, parmi d’autres éléments.
A l’étape 212, le processeur de signal 132 peut réaliser une segmentation d’image sur l’aiguille chirurgicale 10, dans la carte.
Par exemple, le module de traitement d’élastographie par ondes de cisaillement 140 du processeur de signal 132 peut appliquer des algorithmes de traitement d’image pour segmenter l’aiguille chirurgicale 10. Les algorithmes de traitement d’image peuvent comprendre des paramètres, par exemple des informations en couleurs ou en niveaux de gris associées à des élasticités particulières, appliqués pour segmenter l’aiguille 10. La segmentation d’image peut être réalisée de façon semi-automatique, par exemple avec l’assistance d’un opérateur qui identifie la région d’intérêt comportant l’aiguille chirurgicale 10. De plus et/ou en variante, la segmentation d’image peut être réalisée de façon automatique en appliquant les algorithmes de traitement d’image, sans l’intervention d’un opérateur.
A l’étape 214, la carte et/ou une représentation de l’aiguille chirurgicale 10 peut être superposée à une image ultrasonore. Par exemple, la carte avec une représentation de l’aiguille chirurgicale 10 de l’étape 210 peut être superposée à l’image ultrasonore et présentée au système de visualisation 134. Dans un autre exemple, l’aiguille 10 segmentée de l’étape 212 peut être superposée à l’image ultrasonore et présentée au système de visualisation 134. L’image ultrasonore peut être une image en mode B ou tout type d’image ultrasonore approprié. La représentation de l’aiguille chirurgicale 10 peut se faire par des nuances de couleurs ou de niveaux de gris de la vitesse des ondes de cisaillement dans la carte de distribution des vitesses, par des nuances de couleurs ou de niveaux de gris de la rigidité dans la carte d’élasticité, par des nuances de couleurs ou de niveaux de gris dans la carte de gradients spatiaux, par une représentation virtuelle de l’aiguille 10 (par exemple une ligne, une image générique d’une aiguille, etc.) ou par toute autre représentation appropriée. Par exemple, la position de l’aiguille chirurgicale 10 peut être visible dans la carte sur la base de la différence de vitesse et/ou d’élasticité entre l’aiguille 10 et le tissu 1 qui l’entoure, et de la forme caractéristique de l’aiguille 10. Dans une carte d’élasticité, l’aiguille chirurgicale 10 a par exemple une forme caractéristique et présente une élasticité plus rigide que le tissu 1, de sorte qu’une représentation de l’aiguille 10 peut apparaître dans la carte d’élasticité sous la forme d’une ligne mince de couleur rouge ou gris clair/blanc.
Des aspects de la présente invention proposent un procédé 200 et un système 100 pour une détection et une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale 10 dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement. Conformément à différents modes de réalisation, le procédé 200 comprend la production 204 d’une onde de cisaillement 5 dans un tissu biologique 1 dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale 10. Le procédé 200 comprend l’acquisition 206, par un système à ultrasons 100, 104, de données ultrasonores d’ondes de cisaillement, avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique 1 comportant l’aiguille chirurgicale 10. Le procédé 200 comprend le traitement 208, 210, par un processeur 132, 140 du système à ultrasons 100, des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer une carte du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10. Le procédé 200 comprend l’affichage 214, sur un système de visualisation 134 du système à ultrasons 100, d’une représentation de l’aiguille chirurgicale 10, superposée à une image ultrasonore.
Dans un mode de réalisation représentatif, la production 204 de l’onde de cisaillement comprend l’envoi, par une sonde ultrasonore 104 du système à ultrasons 100, d’une impulsion de poussée ultrasonore à haute intensité 105 dans le tissu biologique 1. Dans différents modes de réalisation, la production 204 de l’onde de cisaillement 5 comprend l’application, par un dispositif de vibration 20 externe, d’une force de poussée 22 externe au tissu biologique 1. Dans certains modes de réalisation, la fréquence de répétition élevée des impulsions est supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde.
Dans différents modes de réalisation, le traitement 208, 210 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer la carte comprend le traitement 208 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10. Le traitement 208, 210 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer la carte comprend une ou plusieurs des opérations suivantes : la conversion 210 de la distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement en carte de distribution des vitesses du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; la conversion 210 de la distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; et l’application 210 d’un filtre à gradient spatial à une ou plusieurs cartes parmi la carte de distribution des vitesses et la carte d’élasticité, afin d’établir une carte de gradients spatiaux. Dans certains modes de réalisation, le traitement 208 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement, afin de déterminer une distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10, comprend le calcul de la vitesse des ondes de cisaillement à des emplacements dans les données ultrasonores d’ondes de cisaillement, par au moins une opération parmi l’inversion directe d’une équation de Helmholtz et une mesure de temps de vol. Dans un mode de réalisation représentatif, la conversion 210 de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 comprend le calcul de l’élasticité sur la base, au moins en partie, d’un ou plusieurs éléments parmi le module d’élasticité de Young et un module de cisaillement.
Dans certains modes de réalisation, la carte est une carte à code couleur, et des couleurs différentes de la carte à code couleur correspondent à au moins une des vitesses différentes et des élasticités différentes. Dans un mode de réalisation représentatif, la reproduction de l’aiguille chirurgicale se fait au moins sous une des formes suivantes : une couleur de vitesse d’onde de cisaillement dans une carte de distribution des vitesses, une couleur d’élasticité dans la carte d’élasticité, ou une représentation virtuelle. Dans différents modes de mise en œuvre, le procédé 200 comprend la réalisation 212, par le processeur 132, 140 du système à ultrasons 100, d’une segmentation d’image de l’aiguille chirurgicale 10 dans la carte. Dans certains modes de réalisation, la production 204 de l’onde de cisaillement dans le tissu biologique est déclenché 202 sur la base d’une entrée sur un module d’entrée utilisateur 130.
Divers modes de réalisation proposent un système 100 comprenant un dispositif de production d’ondes de cisaillement 20, 104, un processeur à ultrasons 132, 140 et un système de visualisation 134. Le dispositif de production d’ondes de cisaillement 20, 104 peut être configuré pour générer une onde de cisaillement 5 dans un tissu biologique 1 dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale 10. Le processeur à ultrasons 132, 140 peut être configuré pour recevoir des données ultrasonores d’ondes de cisaillement recueillies avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique 1 dans lequel se trouve l’aiguille chirurgicale 10. Le processeur à ultrasons 132, 140 peut être configuré pour traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement afin d’établir une carte du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10. Le système de visualisation 134 peut être configuré pour afficher une représentation de l’aiguille chirurgicale 10 superposée à une image ultrasonore.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de production d’ondes de cisaillement est au moins un dispositif parmi une sonde ultrasonore 104, configurée pour envoyer une impulsion de poussée ultrasonore à haute intensité 105 dans le tissu biologique 1, et un dispositif de vibration 20 externe configuré pour appliquer une force de poussée 22 externe au tissu biologique 1. Dans différents modes de réalisation, le processeur à ultrasons 132, 140 est configuré pour traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement en vue de générer la carte, en traitant les données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10. Le processeur à ultrasons 132, 140 est configuré pour traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement afin de générer la carte, en réalisant une ou plusieurs des opérations suivantes : la conversion de la distribution des emplacements de la vitesse des ondes de cisaillement en carte de distribution des vitesses du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; la conversion de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; et l’application d’un filtre à gradient spatial à une ou plus d’une carte parmi la carte de distribution des vitesses et la carte d’élasticité, afin d’établir une carte de gradients spatiaux.
Dans un mode de réalisation représentatif, le processeur à ultrasons 132, 140 est configuré pour réaliser une segmentation d’image de l’aiguille chirurgicale 10 dans la carte. Dans certains modes de réalisation, le système 100 comprend un module d’entrée utilisateur 130 qui est configuré pour recevoir une entrée afin de déclencher la génération de l’onde de cisaillement dans le tissu biologique 1, par le dispositif de production d’ondes de cisaillement 20, 105. Dans différents modes de réalisation, la fréquence de répétition élevée des impulsions est supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde. Dans un mode de réalisation représentatif, la carte est une carte à code couleur, les différentes couleurs de la carte correspondent à au moins un élément parmi différentes vitesses et différentes élasticités, et la représentation de l’aiguille chirurgicale 10 est au moins d’un des types suivants : une couleur de vitesse d’onde de cisaillement dans une carte de distribution de vitesses, une couleur d’élasticité dans la carte d’élasticité, ou une représentation virtuelle.
Certains modes de réalisation prévoient un support non transitoire lisible par ordinateur, sur lequel est stocké un programme informatique qui comporte au moins une section à codes qui peut être exécutée par une machine pour faire en sorte que la machine exécute les étapes 200 divulguées ici. Des exemples d’étapes 200 peuvent comprendre la production 204 d’une onde de cisaillement 5 dans un tissu biologique 1 dans lequel est insérée une aiguille chirurgicale 10. Les étapes 200 peuvent comprendre l’acquisition 206 de données ultrasonores d’ondes de cisaillement avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique 1 dans lequel se trouve l’aiguille chirurgicale 10. Les étapes 200 peuvent comprendre le traitement 208, 210 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer une carte du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10. Les étapes 200 peuvent comprendre l’affichage 214 d’une représentation de l’aiguille chirurgicale 10 superposée à une image ultrasonore.
Dans un mode de réalisation représentatif, le traitement 208, 210 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour établir la carte comprend le traitement 208 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale de vitesses d’ondes de cisaillement à travers le tissu biologique 1 et l’aiguille chirurgicale 10. Le traitement 208, 210 des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour établir la carte comprend une ou plusieurs des opérations suivantes : la conversion de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte de distribution des vitesses du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; la conversion 210 de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique 1 et de l’aiguille chirurgicale 10 ; et l’application d’un filtre à gradient spatial à une ou plus d’une carte parmi la carte de distribution des vitesses et la carte d’élasticité afin de générer une carte de gradients spatiaux.
Tel qu’il est utilisé ici, le terme « circuits » désigne des composants électroniques physiques (c’est-à-dire du matériel) et tout type de logiciel et/ou micrologiciel (« code ») qui peut configurer le matériel, être exécuté par le matériel et/ou être associé d’une autre façon au matériel. Par exemple, tels qu’ils sont utilisés ici, un processeur et une mémoire particuliers peuvent comprendre un premier « circuit », lorsqu’ils exécutent une ou plusieurs premières lignes de code, et peuvent comprendre un deuxième « circuit » lorsqu’ils exécutent une ou plusieurs deuxièmes lignes de code. Telle qu’elle est employée ici, l’expression « et/ou » désigne n’importe quel(s) élément(s) de la liste jointe par « et/ou ». A titre d’exemple, « x et/ou y » désigne n’importe quel élément de l’ensemble de trois éléments {(x), (y), (x, y)}. Dans un autre exemple, « x, y et/ou z » désigne n’importe quel élément de l’ensemble de sept éléments « (x), (y), (z), (x, y), (x, z), (y, z) (x, y, z)}. Tel qu’il est employé ici, le terme « exemple » désigne un exemple, un cas ou une illustration non limitatifs. Tels qu’ils sont utilisés ici, les termes « p. ex. » et « par exemple » impliquent des listes d’un ou plusieurs exemples, cas ou illustrations non limitatifs. Tels qu’ils sont employés ici, les circuits peuvent être « utilisés » pour exécuter une fonction, chaque fois que les circuits comportent le matériel et le code nécessaires (lorsqu’ils sont nécessaires) pour exécuter la fonction, indépendamment du fait de savoir si l’exécution de la fonction est désactivée ou non activée par un réglage pouvant être configuré par Tutilisateur.
D’autres modes de réalisation peuvent prévoir un dispositif pouvant être lu par ordinateur et/ou un support non transitoire lisible par ordinateur et/ou un dispositif pouvant être lu par une machine et/ou un support non transitoire lisible par une machine, sur lesquels sont stockés un code machine et/ou un programme d’ordinateur comportant au moins une section à codes pouvant être exécutée par une machine et/ou un ordinateur, faisant ainsi en sorte que la machine et/ou l’ordinateur exécutent les étapes telles qu’elles sont décrites ici, en vue d’une détection et d’une visualisation améliorées d’une aiguille chirurgicale dans des données ultrasonores, en réalisant une imagerie d’élasticité par ondes de cisaillement.
En conséquence, différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre dans des matériels, des logiciels ou une combinaison de matériels et de logiciels. Certains modes de réalisation peuvent être mis en œuvre de façon centralisée, dans au moins un système informatique, ou de façon répartie, où différents éléments sont répartis sur plusieurs systèmes informatiques interconnectés. Tout type de système informatique ou d’un autre appareil adapté pour mettre en œuvre les procédés décrits ici peut convenir à cet effet. Une combinaison typique de matériels et de logiciels peut comprendre un système informatique universel avec un programme informatique qui, lorsqu’il est chargé et exécuté, commande le système informatique de manière à ce qu’il mette en œuvre les procédés décrits ici.
Certains modes de réalisation peuvent également être intégrés dans un produit de programme informatique qui présente toutes les caractéristiques permettant la mise en œuvre des procédés décrits ici et qui, lorsqu’il est chargé dans un système informatique, est capable d’exécuter ces procédés. Dans le présent contexte, le terme « programme informatique » désigne toute expression, dans quelque langage, code ou notation que ce soit, d’un ensemble d’instructions destinées à faire en sorte qu’un système doté d’une capacité de traitement d’informations exécute une fonction particulière, soit de façon directe, soit après une des opérations suivantes ou après les deux opérations : a) conversion en un autre langage, code ou notation ; b) reproduction sous une forme matérielle différente.
Bien que la présente invention ait été décrite en référence à certains modes de réalisation, l’homme du métier comprendra que diverses modifications peuvent être apportées et des équivalences peuvent être substituées sans sortir du cadre de la présente invention. De plus, il est possible de procéder à de nombreuses modifications pour adapter une situation ou un matériel particuliers aux enseignements de la présente invention, sans sortir de son cadre. Par conséquent, il est à noter que la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation particulier exposé, mais que la présente invention englobe tous les modes de réalisation entrant dans le cadre des revendications annexées.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé (200), comprenant :
    la production (204) d’une onde de cisaillement (5) dans un tissu biologique (1), une aiguille chirurgicale (10) étant insérée dans le tissu biologique (1) ;
    l’acquisition (206), par un système à ultrasons (100), de données ultrasonores d’ondes de cisaillement avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique (1) comportant l’aiguille chirurgicale (10) ;
    le traitement (208, 210), par un processeur (132, 140) du système à ultrasons (100), des données ultrasonores d’ondes de cisaillement, pour générer une carte du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10) ; et l’affichage (214), sur un système de visualisation (134) du système à ultrasons (100), d’une représentation de l’aiguille chirurgicale (10) superposée à une image ultrasonore.
  2. 2. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la production (204) de l’onde de cisaillement (5) comprend une des actions suivantes ou les deux :
    l’émission, par une sonde ultrasonore (104) du système à ultrasons (100), d’une impulsion de poussée ultrasonore à haute intensité (105), dans le tissu biologique (1), et l’émission, par un dispositif de vibration (20) externe, d’une force de poussée (22) externe dans le tissu biologique (1).
  3. 3. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de répétition élevée des impulsions est supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde.
  4. 4. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement (208, 210) des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer la carte comprend :
    le traitement (208) des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique (1) et l’aiguille chirurgicale (10) ; et une ou plusieurs des actions suivantes :
    la conversion (210) de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en une carte de distribution de vitesses du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10), la conversion (210) de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en une carte d’élasticité du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10), et l’application (210) d’un filtre à gradient spatial à une ou plus d’une carte parmi la carte de distribution de vitesses et la carte d’élasticité, afin de générer une carte de gradients spatiaux.
  5. 5. Procédé (200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le traitement des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique (1) et l’aiguille chirurgicale (10) comprend le calcul de la vitesse des ondes de cisaillement à des emplacements dans les données ultrasonores d’ondes de cisaillement, par au moins une des actions suivantes :
    une inversion directe d’une équation de Helmholtz, et une mesure du temps de vol.
  6. 6. Procédé (200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la conversion de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10) comprend le calcul de l’élasticité sur la base, au moins en partie, d’un des éléments suivants :
    le module d’élasticité de Young, et un module de cisaillement.
  7. 7. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte est une carte à code couleur et en ce que différentes couleurs de la carte à code couleur correspondent à au moins une vitesse parmi des vitesses différentes et à une élasticité parmi des élasticités différentes.
  8. 8. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la représentation de l’aiguille chirurgicale (10) est au moins une des représentations suivantes :
    une couleur de vitesse d’onde de cisaillement dans une carte de distribution des vitesses, une couleur d’élasticité dans la carte d’élasticité, et une représentation virtuelle.
  9. 9. Procédé (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend la réalisation, par le processeur (132, 140) du système à ultrasons (100), d’une segmentation d’image de l’aiguille chirurgicale (10) dans la carte.
  10. 10. Système (100), comprenant :
    un dispositif de production d’ondes de cisaillement (20, 104) configuré pour produire une onde de cisaillement (5) dans un tissu biologique (1), une aiguille chirurgicale (10) étant insérée dans le tissu biologique (1) ;
    un processeur à ultrasons (132, 140) configuré pour : recevoir des données ultrasonores d’ondes de cisaillement recueillies avec une fréquence de répétition élevée des impulsions, à partir du tissu biologique (1) comportant l’aiguille chirurgicale (10) ; et traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour générer une carte du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10) ; et un système de visualisation (134) configuré pour afficher une représentation de l’aiguille chirurgicale (10) superposée à une image ultrasonore.
  11. 11. Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de production d’ondes de cisaillement (20, 104) est au moins un des dispositifs suivants :
    une sonde ultrasonore (104) configurée pour envoyer une impulsion de poussée ultrasonore à haute intensité (105) dans le tissu biologique (1), et un dispositif de vibration (20) externe configuré pour envoyer une force de poussée (22) externe dans le tissu biologique (1).
  12. 12. Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le processeur à ultrasons (132, 140) est configuré pour traiter les données ultrasonores d’ondes de cisaillement afin de générer la carte, par :
    le traitement des données ultrasonores d’ondes de cisaillement pour déterminer une distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement à travers le tissu biologique (1) et l’aiguille chirurgicale (10) ; et une ou plusieurs des actions suivantes :
    la conversion de la distribution locale des vitesses des ondes de cisaillement en carte de distribution des vitesses du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10), la conversion de la distribution locale de la vitesse des ondes de cisaillement en carte d’élasticité du tissu biologique (1) et de l’aiguille chirurgicale (10), et l’application d’un filtre à gradient spatial à une ou plus d’une carte parmi la carte de distribution des vitesses et la carte d’élasticité, afin de générer une carte de gradients spatiaux.
  13. 13. Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend un module d’entrée utilisateur (130) configuré pour recevoir une entrée destinée à déclencher la production de l’onde de cisaillement (5) dans le tissu biologique (1), par le dispositif de production d’onde de cisaillement.
  14. 14. Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la fréquence de répétition élevée des impulsions est supérieure ou égale à 1 000 impulsions/seconde.
  15. 15. Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que :
    la carte est une carte à code couleur ;
    différentes couleurs de la carte à code couleur correspondent à au moins une vitesse parmi des vitesses différentes et à au moins une élasticité parmi des élasticités différentes ; et la représentation de l’aiguille chirurgicale (10) est au moins une des représentations suivantes :
    une couleur de vitesse d’onde de cisaillement dans une carte de distribution des vitesses, une couleur d’élasticité dans la carte d’élasticité, et une représentation virtuelle.
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