FR2559052A1 - Appareil d'exploration ultrasonore par echotomographie et effet doppler et procede d'excitation de transducteurs ultrasonores - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'EXPLORATION ULTRASONORE DE STRUCTURES INTERNES PAR ECHOTOMOGRAPHIE ET EFFET DOPPLER. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL QUI COMPORTE UN TRANSDUCTEUR 14 ET UNE LENTILLE ACOUSTIQUE 16 FORMANT UNE SONDE. LE TRANSDUCTEUR 14 A UN GRAND NOMBRE D'ELEMENTS TRANSDUCTEURS QUI SONT EXCITES PAR GROUPE DE PLUSIEURS, DANS DES ZONES DEPLACEES ELECTRONIQUEMENT LE LONG DU TRANSDUCTEUR 14, PENDANT UNE EXPLORATION PAR ECHOTOMOGRAPHIE. PENDANT UNE EXPLORATION PAR EFFET DOPPLER, SEULS LES ELEMENTS TRANSDUCTEURS D'UNE PARTIE 18 DU TRANSDUCTEUR 14 SONT EXCITES INDIVIDUELLEMENT ET SEPAREMENT. DE CETTE MANIERE, UN MEME TRANSDUCTEUR PERMET L'OBTENTION DE CONDITIONS DIFFERENTES D'EXPLORATION EN FONCTION DU MODE CHOISI. APPLICATION A LA MESURE DES VITESSES ET DES DEBITS SANGUINS.

Description

La présente invention concerne un appareil d'exploration ultrasonore par échotomographie et effet Doppler, ainsi qu'un procédé d'excitation de transducteurs ultrasonores.

tes techniques de visualisation en temps réel des organes et des structures anatomiques par échotomographie d'une part, et l'étude de la circulation sanguine par effet
Doppler d'autre part, sont maintenant très courantes et donnent des résultats importants pour le diagnostic.

t'échotomographie est une technique mettant en oeuvre des séries de transducteurs ultrasonores. L'émission de signaus par des éléments transducteurs successivement, separément ou par groupes, puis la réception de ces signaux et leur analyse permettent la reconstitution d'une image d'une structure interne. Dans une technique particulièrement avantageuse,#les éléments transducteurs sont alignés sur un segment de droite et la focalisation du faisceau acoustique est réalisée d'une part électroniquement, suivant un procédé dynamique, dans un plan de balayage contenant le segment de droite sur lequel les transducteurs sont alignés, et d'autre part a l'aide d'une lentille acoustique assurant une focalisation dans le plan perpendiculaire, par un procédé mécanique.On ne décrit pas plus en détail ces techniques car elles sont bien connues des hommes du métier.

La technique d'exploration par effet Doppler ne permet pas une visualisation d'une structure interne, mais permet la détermination de certains paramètres utiles, tels que la vitesse d'un fluide dans un vaisseau ou le débit d'un tel fluide. Selon cette technique, un faisceau acoustique est focalisé dans un volume de mesure et la modification de la fréquence du signal reçu permet la détection de certaines propriétés, telles que la vitesse de certains éléments présents dans le volume de mesure.

On s'est déjà rendu compte qu'une exploration par effet Doppler réalisée sans visualisation simultanée de la structure anatomique associée présente des difficultés car le volume de mesure n'est pas facilement localisé et repéré. Ce problème est surtout important dans le cas d'un appareil à émission puisée, lorsque le volume de mesure a de petites dimensions. En outre, l'évaluation d'un débit dans un vaisseau nécessite une mesure de paramètres géométriques, tels que le diamètre du vaisseau et l'angle d'incidence du faisceau Doppler et de l'axe d'écoulement du courant sanguin. Ces paramètres ne peuvent être obtenus que sur une image des structures et des parois vasculaires.

On s'est donc déjà rendu compte que l'association de l'échotomographie et de l'exploration par effet
Doppler était très souhaitable. Cependant, on est aussi rendu compte que l'utilisation d'un même transducteur pour la mise en oeuvre des deux techniques présentait des difficultés, car les propriétés demandées à un transducteur ultrasonore ne sont pas les mêmes pour une échotomographie et une exploration par effet Doppler. Par exemple, une échotomographie nécessite en général une série d'éléments transducteurs plus longue que celle qui peut être utilisée pour une exploration Doppler. Par contre, il est souhaitable que les éléments transducteurs élémentaires utilisés pour une exploration Doppler aient des dimensions plus faibles que ceux qui sont u#tilisés dans une échotomographie.

On n'a donc pas pu utiliser jusqu'a présent un même transducteur ultrasonore pour la mise en oeuvre des deux techniques.

Ainsi, on a déjà proposé l'association d'un appareil destiné a former une image en temps réel et comportant plusieurs transducteurs fixés sur une roue entrainée par un moteur, a une sonde Doppler montée sur un pivot afin que l'axe d'incidence du faisceau de la sonde puisse être placé dans le champ de visualisation. On a aussi proposé l'utilisation d'un réseau annulaire d'éléments transducteurs, déplacé linéairement et mécaniquement, et d'un capteur Doppler incliné par rapport au plan de balayage du réseau. Cet appareil est encombrant et ne donne pas d'image en temps réel .Enfin, on a aéja effectué des mesures de débits sanguins dans des vaisseaux profonds, en association avec un appareil "Octoson" de formation d'image, comprenant des transducteurs annulaires, et un capteur Doppler formé par l'un des transducteurs de l'appareil.

On connait aussi des appareillages dans lesquels le balayage (mécanique et/ou electronique) est effectué par secteurs. Selon cette technique, le meme capteur est utilisé pour la formation d'une image et pour l'explora- tion Doppler. Cependant, les résultats obtenus présentent les inconvénients précédents, c'est-à-dire que le capteur n'est pas adapté a l'une des explorations. En particulier, le champ et l'image obtenus ne sont pas homogènes.

On connais aussi des transducteurs ultrasonores dont les éléments transducteurs séparés sont alignés suivant un segment de droite et forment ainsi une "barrette".

L'avantage de ces transducteurs est qu1ils donnent un champ et une image échotomographiques parfaitement homogènes. On associe en general a ce transducteur un capteur Doppler qui est placé a l'une des extrémités de la barrette et qui est incliné. Ce capteur est avantageusement orientable et il est monte au bout d'un bras articulé. Bien que cet appareil donne des résultats très fiables il pose des problèmes d'encombrement et de maniabilité et n'est pas adapté au cas ou le faisceau floppler passe dans une zone non visualisée, surtout lorsque celle-ci est très absorbante ou très réflé- chissante.

On ne connait donc pas jusqu'a présent d'appareil permettant l'utilisation d'un même transducteur a la fois pour une échotomographie et pour une exploration par effet
Doppler, avec un même capteur donnant des résultats opti- maux dans les deux types d'explorations.

L'invention concerne un tel appareil, c'est-à- dire un appareil qui permet une exploration combinée par échographie et par effet Doppler, mettant en oeuvre un seul transducteur ne posant pas les problèmes de montage Rlecanique, d'encombrement, de maniabilité de mauvaise reproductibilité et/ou de mauvaise résolution des appareils existants
Plus précisément, selon l'invention, un même transducteur, avantageusement sous forme d'une sonde constituée par une barrette linéaire d'éléments transducteurs ultrasonores, est utilisé tantôt en totalité et tantot en partie, dans des conditions adaptées a chacun des modes d'exploration.

Elle concerne aussi un transducteur comprenant de nombreux éléments transducteurs ultrasonores, utilisés pratiquement en totalité, mais en étant regroupés, lors d'une exploration échotomographique, et utilisés en partie seulement, mais séparément, lors d'une exploration par effet Doppler.

Plus précisément, l'invention concerne un appareil d'exploration ultrasonore par échotomographie et effet Doppler, du type mettant en oeuvre un transducteur comprenant une série d'éléments transducteurs ultrasonores forent une matrice ou un segment de óurDe , un circuit d'excitation des éléments transducteurs, un dispositif de visualisation et un dispositif d'analyse Doppler, cet appareil étant tel que le circuit d'excitation comporte un premier circuit d'excitation destiné a assurer le balayage électronique linéaire de pratiquement tous les éléments transducteurs de la série, par excitation simultanée de groupes de plusieurs éléments adjacents a la fois avec un même signal d'excitation, et un second circuit d'excitation pour exploration Doppler, destiné a exciter séparément les éléments transducteurs d'une partie seulement des éléments de la série.

Le circuit d'excitation comporte avantageusement un circuit de multiplexage relié aux seuls éléments transducteurs de ladite partie des éléments de la série. Dans un autre mode de réalisation, le circuit d'excitation comporte un circuit de multiplexage relié a tous les éléments transducteurs, et destiné a sélectionner une partie seulement des éléments transducteurs lors d'une exploration
Doppler.

Le second circuit d'excitation comporte avantageusement une ligne a retard a prises intermédiaires. Cette ligne de retard comporte avantageusement une série de registres à décalage synchrones, pilotée par un signal d'horloge. De préférence, la ligne à retard est de type programmable.

Ainsi, en mode d'exploration par échotomographie, l'appareil assure l'excitation simultanée et identique de tous les éléments transducteurs d'un groupe, un groupe comprenant par exemple trois ou quatre éléments transducteurs adjacents, les groupes adjacents recouvrant pratiquement toute la longueur de la sdrie d'éléments transducteurs. Par contre,lors d'une exploration Doppler, chaque élément transducteur est excité séparément, mais seuls les éléments compris dans une partie de la série sont excités.Cette partie peut être déterminée d'une manière définitive1 ou elle peut au contraire entre sélectionnéeen fonction par exemple de l'emplacement du volume à explorer dans l'ensemble de l'image formée par échoto- myographie
Bien qu'on ait indiqué la présence d'un transducteur ultrasonore à plusieurs séries d'éléments transducteurs) formant avantageusement une barrette, le trans ducteur- peut comprendre plusieurs barrettes, placées éventuellement dans plusieurs directions ou suivant une matrice, disposées suivant une droite ou suivant une courbe.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre7 faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:
la figure t est une coupe schématique illustrant la mise en oeuvre d'une exploration ultrasonore d'un vaisseau sanguin
la figure 2 est une perspective représentant shcématiquement un transducteur formé d'une série d'éléments transducteurs ultrasononres alignés suivant un segment de droite, cette figure indiquant différents paramètres utilisés dans 1 description qui suit
la figure 3 est un graphique représentant la répar tition de l'énergie-dans les différents lobes du diagramme d'émission d'un transducteur ultrasonore
la figure 4 est un schéma d'un transducteur ultrasonore utilisé selon l'invention pour une exploration échotomographique
la figure 5 est un schéma analogue a la figure 4 mais représentant l'utilisation du transducteur pour une exploration Doppler
la figure 6 est un schéma représentant le montage d'un circuit de multiplexage dans un appareil dont les élé- ments transducteurs utilisés pour l'exploration Doppler sont toujours les mêmes
la figure 7 est analogue a la figure 6 mais correspond a une variante d'appareil dans lequel les éléments transducteurs utilisés pour L'exploration Doppler peuvent être choisis a volonté a tout emplacement du transducteur
la figure 8 est un diagramme synoptique d'un appareil comprenant le transducteur représenté sur la figure 6
la figuré 9 représente une variante d'une partie de l'appareil de la figure 8, correspondant a l'utilisation du transducteur de la figure 7
la figure 10 est un diagramme synoptique d'un circuit utilisé dans l'appareil de la figure 8
la figure 11 est un diagramme des temps représentant diverses formes d'onde obtenues dans le circuit de la figure 10
la figure 12 est un diagramme des temps illustrant l'exécution d'une exploration par mise en oeuvre d'un appareil selon l'invention
les figures 13 et 14 sont des schémas représentant la dimension des fenêtres d'analyse obtenues avec l'appareil selon l'invention
les figures 15 et 16 sont des schémas montrant comment peut varier un volume de mesure Doppler
la figure 17 est un graphique représentant la répartition de la pression acoustique dans un faisceau ultra sonore
la figure 18 représente la répartition de pression acoustique qui serait souhaitable
la figure 19 est un graphique représentant une courbe d'apodisation utile pour la détermination de l'amplitude d'excitation des éléments transducteurs de l'appareil selon l'invention ; et
la figure 20 est un graphique indiquant la répartition de la pression acoustique dans un faisceau obtenu lorsque l'amplitude d'excitation des éléments transducteurs varie de la manière représentée sur la figure 19.

La figure 1 est une coupe schématique illustrant la mise en oeuvre d'un appareil selon l'invention. Dans l'exemple considéré, le but de l'exploration est la mesure de la vitesse et du débit sanguin dans un vaisseau interne 10, sensiblement parallèle a la surface 12 de la peau d'un patient. t'appareil selon l'invention comporte un transducteur ultrasonore 14, avantageusement sous forme d'une barrette rectiligne d'éléments transducteurs ultrasonores séparés, et une lentille acoustique convexe 16, col lée sur la barrette afin que la sonde, comprenant le transducteur 14 et la lentille 16, ait une faible épaisseure Au cours d'une échotomographie, la focalisation dans le plan de la figure est obtenue par balayage électronique des différents éléments transducteurs, et la focalisation dans le plan perpendiculaire au plan de la figure est obtenue grâce a la lentille acoustique 16.

Pendant une exploration Doppler, seule une partie des éléments transducteurs de la barrette 14 est utilisée.

Cette partie est par exemple telle que repérée par la référence 18 sur la figure 1. Lorsque ces éléments 18 sont excités pour une exploration Doppler, l'axe d'incidence 22 fait un angle avec la normale 20 a la sonde et à la peau, et la focalisation est assurée dans un volume 24 qui se trouve a l'interieur du vaisseau 10 qui doit être étudie.

La longueur de ce volume 24 apparait sur l'image formée par échotomographie sous forme d'un segment très brillant, le long de l'axe 22 repérant la direction du faisceau Doppler.

Lorsque ce volume de mesure 24 a la position voulue dans le courant sanguin a étudier, le faisceau acoustique Doppler est déclenché. Les éléments 18 sont alors excités de ma nière que l'angle d'incidence 22 soit de préférence de l'ordre de 300. En effet, llobtention de résultats par analyse Doppler nécessite une composante de vitesse suivant l'axe d'incidence. Il faut donc que l'axe du faisceau soit incliné par rapport a la perpendiculaire a l'axe du courant formé dans le vaisseau 10. Toutes ces conditions sont bien connues de l'homme du métier et on ne les décrit pas plus en détail.

La figure 2 représente schématiquement le transducteur 14. Celui-ci comprend un grand nombre d'éléments transducteurs ultrasonores 26 ayant chacun une épaisseur e dans la direction 28 de propagation du faisceau acoustique, et une largeur 1 dans le sens de la longueur L du transducteur. Comme les éléments 26 sont séparés les uns des autres, le pas p des éléments transducteurs est légèrement supérieur a la largeur 1. En général, la différence entre le pas et la largeur 1 correspond a la largeur du trait de scie qui sépare les deux éléments lorsqu'ils sont réalisés a partir d'un barreau unique. Dans le plan longitudinal 30, contenant la direction d'incidence 28 du faisceau acoustique, l'intensité acoustique du rayonnement se répartit entre un lobe principal utile et des lobes secondaires.

La figure 3 représente un exemple de répartition des lobes. X design la longueur d'onde acoustique, a la signification déj indiquée (inclinaison électronique du faisceau) et e est la-directicn par r#ort- a la norme 20 a la sandre.

ta fonction enveloppe 32 dépend de la largeur 1 de l1élé- ment transducteur, cette courbe 32 représentant la fonction de rayonnement de cet élément. On sait ainsi qu'on obtient un mode très pur lorsque la largeur 1 est inférieure a l'épaisseur e, leur rapport étant de préférence voisin de 0,6 dans le cas d'un transducteur de titanate zirconite de plomb. En outre, la figure3 indique que, dans le cas d'un faisceau incliné7 l'obtention d'un lobe principal utile 34 d'amplitude suffisamment élevée nécessite une décroissance lente de la fonction 32 de l'élément consi deré. Une telle décroissance lente nécessite un élément très omnidirectionnel, c'est-à-dire ayant une très faible largeur 1.En exploration échotomographique, l'angle est égal a O si bien que le lobe 36 du réseau d'ordre moins 1 est rejeté très loin et a alors une faible amplitude. Par contre, en exploration Doppler, lorsque le faisceau est incliné, ce lobe se rapproche et il peut avoir une amplitude importante lorsque l'angle 4) est élevé.

En conséquence, le transducteur doit avoir d'une part une faible largeur d'élément transducteur 1, et d'au- tre par un pas p faible pendant l'exploration Doppler. En outre, la focalisation doit être importante afin que la resolution soit bonne, si bien que la largeur de la zone utilisée à un moment donné doit étire maximale (ouverture grande).

La figure 4 est un schéma montrant comment 1'in- vention met en oeuvre un seul transducteur ou une seule sonde dans les deux modes de fonctionnement. Le transducteur lui-même comporte un nombre N d'éléments transducteurs 26. Lorsque-le transducteur est utilisé en échotomo- graphie, les éléments sont regroupés électriquement en groupes de n éléments, n étant par exemple égal a trois ou quatre. L'excitation est réalisée par une série de Y grou- pes, six dans l'exemple représenté sur la figure 4. Cette série de six groupes de trois éléments transducteurs est déplacée le long du transducteur 14, avec décalage d'un pas de groupes, c'est-a-dire d'un pas pl égal a n fois le pas p des éléments transducteurs.Cette série de six groupes de trois éléments est balayée tout le long du transducteur 14.

Le transducteur est donc utilisé comme s'il comprenait un nombre d'éléments égal N/n fonctionnant en seriesde Y élé- ments lors du balayage. L'ouverture de la lentille électronique formée est égale a p'.Y. De cette manière, la lentille a une ouverture suffisante, bien que chaque élément transducteur ultrasonore ait une largeur I qui est faible.

Comme les éléments transducteurs sont regroupés par trois, le nombre de circuits d'émission et de réception est relativement limité.

La figure 5 représente l'utilisation du même transducteur en mode Doppler. Dans ce cas, les éléments 26 sont utilisés séparément, mais seuls les X éléments transducteurs compris dans la partie 18 de la série complète du transducteur 14 sont utilisés. Les autres éléments transducteurs ne sont pas utilisés dans ce mode Doppler.

Le pas électrique est alors égal a p et l'ouverture de la lentille est égale a Xp. Par exemple; dans l'exemple représente sur la figure 5, X est égal a 18. Les deux conditions nécessaires a une bonne résolution dans cette exploration
Doppler, c'est-a-dire une faible largeur 1 et un faible pas p, sont donc satisfaites.

La partie 18 de la série d'éléments transducteurs -utilisée pour l'exploration Doppler peut être déterminée de deux manières différentes. Dans un premier cas, une zone prédéterminée du transducteur est utilisée systématiquement comme l'indique la figure 6. Sur celle-ci, on note que les éléments transducteurs 26 compris dans la partie 18 sont reliés.

séparément à un circuit 38 de multiplexage. Celui-ci a des sorties 40 correspondant chacune a un groupe de transducteurs adjacents, trois dans l'exemple considéré. Le nombre de sorties 40 est donc égale a X/n, X et n ayant les valeurs indiquées précédemment. Les sorties 42 utilisées pour l'exploration Doppler sont au contraire au nombre de-X puisse qu'un signal excitateur est utilisé séparément pour chacun des X éléments transducteurs. On note que les groupes de n éléments transducteurs, en dehors de la partie 18, peuvent être reliés électriquement par simple câblage comme indiqué pour les trois premiers groupes du transducteur 14. L'exploration échotomographique est réalisée par utilisation des sorties 40 et des connexions aux groupes d'éléments transducteurs qui ne sont pas compris dans la partie 18.

La figure 7 représente une variante dans laquelle la série d'éléments transducteursutilisée pour l'exploration
Doppler est sélectionnée électroniquement. Dans ce cas, tous les éléments transducteurs séparés sont reliés a un circuit 44 de multiplexage. Celui-ci échange des signaux par des lignes 46 pendant l'opération d'échotomographie, ces lignes étant par exemple en nombre égal a y, les signaux correspondants étant transmis chacun a un groupe de n éléments adjacents, la série de Y groupes étant déplacée le long du transducteur 14. tors d'une. exploration Doppler, les signaux d'excitation sont échangés par des lignes 48 et parviennent a X éléments transducteurs adjacents qui sont choisis le long du transducteur 14 en fonction de l'emplacement du volume à analyser.Cette dernière solution donne une plus grande souplesse que la précédente, mais elle nécessite évidemment des circuits plus élaborés.

Quelle que soit la solution retenue, le faisceau d'exploration Doppler traverse toujours des régions visualisées, et cette caractéristique est importante pour une bonne conduite de la manipulation.

ta figure 8 représente les éléments principaux d'un appareil selon l'invention, réalisé suivant les carac téristiques décrites en référence a la figure 6. Plus prde cisément, on reconnaît sur la figure 8 le transducteur 14 et le circuit 38 de multiplexage, constituant essentiellement un circuit de commutation.L'appareil comporte en outre des émetteurs-récepteurs 50, utilisés dans les deux modes de fonctionnement (échotomograpIIie et Doppler). L'ap- pareil comporte une commande générale 52. tes autres circuits, disposés dans la partie supérieure de la figure, sont consacrés a l'exploration échotomographique, et ceux du bas de la figure sont consacrés a l'exploration Doppler.

Plus précisément la chaîne d'exploration échotomographique comporte, de manière connue, u#ne logique 54, des circuits 56 créant des retards logiques et assurant la commande d'émission, des multiple*eurs 58, des circuits 60 préamplificateurs et sommateurs, introduisant les re- tards nécessaires, des circuits 62 amplificateurs et de sélection de zone vidéo, et un dispositif 64 de visualistion.

L'autre channe comprend essentiellement une logique 66, des circuits a retards logiques et de commande d'émission 68, une ligne a retard analogique 70, un amplificateur 72, un circuit 74 de démodulation et d1échan- tilllonnage, un circuit 76 de filtrage, un circuit 78 de séparation des flux positif et négatif, et un dispositif 80 d'analyse de spectre.

Tous ces différents circuits et éléments sont de type bien connu et on ne les décrit donc pas en détail.

Cependant, le module de retards logiques 68 et la fonction de réglage des dimensions du volume de mesure Doppler effectuée par la chaîne 66-80 sont originaux. Toutefois, avant leur description détaillée, on considère la variante de la figure 9.

La partie d'appareil représentée sur la figure 9 correspond à une variante de la partie gauche de l'appareil de la figure 8, correspondant aux caractéristiques décrites en référence à la figure 7, c'est-à-dire que l'appareil représenté permet la sélection de la série d'éléments transducteurs qui assure l'exploration Doppler sur toute la longueur du transducteur 14. Les circuits multiplexeurs 44 et émetteurs-récepteurs 82 remplacent les circuits 38 et 50 de la figure 8,lie transducteur 14 et le multiplexeur 44 étant tels que décrits en référence a la figure 7.

On considère maintenant la réalisation du circuit 68 de retards logiques et de commande d'émission représente sur la figure 8. Ce circuit est représenté plus en détail sur la figure 10. Il comprend essentiellement une ligne a retard 84. Celle-ci reçoit un signal H de pilotage, provenant d'un oscillateur 86 et représenté par la courbe supérieure de la figure 11. L'oscillateur alimente aussi des circuits diviseurs 88, 90 et un compteur 92. Celui-ci transmet un signal Fo qui parvient a la ligne a retard 84.

Celle-ci a des prises intermédiaires C2 a Cxl , une prise C1 étant directement reliée a l'entrée de la ligne a retard 84 et recevant le signal Fo, représenté par la seconde courbe de la figure 11. Les autres courbes de la figure 11 indiquent la forme des signaux transmis par les différentes prises de la ligne 84.

La ligne 84 est constituée par une série de registres a décalage synchrones. te nombre d'impulsions du signal Fo dépend de la dimension du volume de mesure Doppler qui est nécessaire. Le décalage du signal est effectue avec un pas égal a la période d'horloge l/kFo, k étant un nombre entier choisi en fonction du pas d'échantillon- nage voulu pour les retards. Les signaux formés par les circuits diviseurs 88 et 90 sont utilisés pour la synchronisation des autres éléments de 1'appareil. L'avantage de ce circuit est que les X signaux C1 ~. Cx qui commandent les émissions sont parfaitement stables et synchrones.

On considère maintenant l'ajustement ou réglage des dimensions du volume de mesure Doppler. La figure 12 représente l'exécution d'une séquence de mesure, un signal étant émis pendant un temps tet avec q impulsions. La longueur du volume de mesure Doppler est égale au produit de convolution de la distance teoc (c étant la vitesse de propagation) par la distance tm c correspondant a la durée de mesure tm (durée d'échantillonnage ou dimension de la fe netre d'exploration) Les figures 13 et 14 représentent le résultat obtenu a la fois lorsque les temps d'émission et de mesure sont différents (figure 13) et lorsqu'ils sont égaux (figure 14). Il est évident que le rapport signal/ bruît est meilleur lorsque te 0 = te m c'est-à-dire dans le cas de la figure 14.

La durée de la mesure tm peut être facilement ré- glée d'une manière électronique, et la durée d'émission te dépend du nombre d'impulsions d'émission a la fréquence de travail Ro considérée, et de la bande passante du transducteur (dépendant de son amortissement). Comme cette bande passante est filée par construction, seul le nombre q d'impulsions peut être modifié électroniquement.

Le volume de mesure a en outre une section qui dépend de la largeur du faisceau acoustique, c'est-a-dire du diagramme de rayonnement. Il est souhaitable que la di mension du volume de mesure puisse être modifiée, comme l'indiquent par exemple les figures 15 et 16. Par exemple, lorsqu'un profil .de vitesse doit être déterminé avec précision dans un vaisseau 10, il faut que le volume de mesure 94 ait de faibles dimensions. Au contraire, comme l'indique la figure 16, lors d'une mesure de débit sanguin tenant compte de toutes les vitesses dans la section considérée, un volume de mesure 96 de grande dimension, de l'ordre du diamètre du vaisseau, est souhaitable.

Le réglage du volume en fonction des caractéristiques de la mesure peut être réalisé de diverses manières.

Par exemple, la variation de la durée te du signal d'excitation a l'émission (réglage du nombre q d'impulsions) et de la durée tm de mesure permettent la modification de la longueur du volume de mesure, paraîlè2##nt a l'axe de propagation (fig. 15). Le circuit électronique décrit en référence a la figure 8 permet donc la variation simultanée ou séparée du nombre q d'impulsions du signal d'émission de durée te et la durée de mesure tm. Il est ainsi souhaitable que l'appareil fonctionne avec une durée réglable en exploration
Doppler, avec une bande passante variable, mais avec une durée courte en exploration par échotomographie, donnant une bande passante large et une bonne résolution axiale.

La section du volume de mesure peut aussi être modifiée par action sur le diagramme de rayonnement. Toutes les vitesses peuvent alors être prises en compte dans la section d'un vaisseau tel que représenté sur la figure 16.

L'élargissement du faisceau peut être obtenu comme décrit maintenant en référence aux figures 17 a 20. La figure 17 représente la répartition de la pression acoustique dans un faisceau, en fonction de la direction par rapport a la normale. Compte tenu de l'intersection de la courbe avec l'axe des abscisses pour la valeur 1/D (D étant l'ouverture du transducteur), un élargissement de la courbe nécessite une réduction de l'ouverture, donc une perte de sensibilité qui n'est pas admissible en général. En outre, la partie utile de la courbe a une forme gaussienne si bien que l'énergie rétrodiffusée dans la section consi dérée n'est pas homogène.En conséquence, il serait souhaitable que la répartition de la pression acoustique corresponde à la forme en créneau représentée par la figure 18, la largeur du créneau étant sensiblement égale au diamètre d du vaisseau considéré. On considère maintenant, en référence aux figures 19 et 20 un procédé permettant l'obtention d'une telle répartition en créneau.

La figure 19 représente une fonction dXapodisa- tion ou d'ouverture en sinus cardinal (Sin#X/#X) représentée par la fonction sin # Tz/# Tz, z étant la distance mesurée le
note. Tz' distance mesurée le long du transducteur. On a représenté, sous la courbe, les éléments transducteurs 26 utilisés pour l'exploration.La répartition de la pression acoustique en fonction de la direction par rapport a la normale, dans le plan longitu- dinal et dans le plan focal, est donnée par la transformée de Fourier de la fonction sin # x / #x ; elle a la forme d'un créneau de demi-largeur angulaire sin # / # = T/2. La figure 19 représente une fonction sinus cardinal dont la troi sièmc racine correspond a l'extrémité de la série d'éléments transducteurs utilisée. Cette fonction donne une excellente approximation, représentée par la courbe en traits interrompus de la figure 20.Cette courbe est obtenue lorsque les X transducteurs compris dans l'ouverture D utilisée en mode Doppler sont excités par des signaux dont l'amplitude correspond à la valeur de la fonction d'apodisation. On note que certains des transducteurs sont excités par des signaux inversés.

Ainsi, l'invention concerne un appareil qui présente l'avantage de ne mettre en oeuvre qu'un seul transducteur ultrasonore, utilisé dans des conditions différentes en fonction de l'exploration voulue
Cet appareil est très utile dans tous les do maines dans lesquels on associe déja ces deux techniques d'exploration, c'est-à-dire essentiellement dans toutes les applications de l'exploration par effet Doppler, puisqu'il est toujours souhaitable qu'une image réalisée par échotomographie permette la visualisation de l'emplacement de mesure. On peut citer en particulier tous les problèmes posés par ltétude des circulations des humeurs et notamment du sang dans les vaisseaux

Claims (6)

1. - un second circuit d'excitation (66 -78) pour exploration Doppler, destiné a exciter séparément les eld- ments transducteurs (26) d'une partie seulement des éléments (26) du transducteur (14).

   - un premier circuit d'excitation (54-64) destiné a assurer le balayage électronique linéaire de pratiquement tous les éléments transducteurs (26), par excitation simultanée de groupes de plusieurs éléments adjacents a la fois avec un même signal d'excitation, et

   REVENDICATIONS 1. Appareil d'exploration ultrasonore par échotomographie et effet Doppler, du type qui comprend un transducteur (14)comportant des éléments transducteurs ultrasonores (26) formant une matrice ou un segment de courbe, un circuit d'excitation des éléments transducteurs (26), un dispositif de visualisation (64), et un dispositif d'analyse Doppler (80), caractérisé en ce que le circuit d'excitation comprend
2. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'excitation comporte un circuit (38) de multiplexage relié aux éléments transducteurs (26) de ladite partie seulement des éléments du transducteur (14).
3. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'excitation comporte un circuit (44) de multiplexage relié a pratiquement tous les éléments transducteurs, et destiné a sélectionner ladite partie seulement des éléments transducteurs (26) parmi tous les eld- ments du transducteur, lors d'une exploration Doppler.
4. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second circuit d'excitation (66-78) comporte une ligne a retard (84) a prises intermédiaires.
5. 5. Appareil selon la revendication a, caractérisé en ce que la ligne a retard (84) comporte une série de registres a décalage synchrones, pilotée par le signal d'une horloge (86).
6. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la ligne à retard (84) est programmable.