Brevet FR2255612A1 — publié le 19750718

L'invention a pour objet un procédé et un appareillage pour la visualisation d'organes internes du corps humain à l'aide d'ultra-sons. On a déjà proposé d'utiliser les ultra-sons pour visualiser des organes internes du corps humain en tirant parti des propriétés de réflexion différentes des divers tissus à ltégard des ultrasons. Les appareils les plus usuels comprennent une sonde propre à émettre et à recevoir des ultra-sons, solidaire d'un bras articulé permettant le repérage dans un plan de la position de la sonde. Un appareil de visualisation du type oscilloscopique forme l'image des structures rencontrées par les ultra-sons à l'intérieur du corps humain lorsqu'on déplace manuellement la sonde à la surface de la peau. Pour la visualisation, il est nécessaire d'utiliser un écran rémanent et de stocker les informations à partir desquelles les points de l'écran sont excités. Ces derniers ne peuvent prendre que deux conditions, de sorte que l'image finale ne fournit qu'une visualisation très imparfaite de l'organe examiné. D'une manière générale, les applications de ces appareils sont relativement limitées et, en particulier, ils ne permettent que la visualisation d'organes immobiles ou peu mobiles. On a récemment proposé un système de visualisation par commutation électronique d'éléments émetteurs et récepteurs d'ultra sons placés côte-à-côte permettant de former des images à une cadence plus rapide. Mais il n'est pas possible de réduire la dimension des éléments sans nuire au bon fonctionnement de l'appareil, de sorte que la définition latérale de ces appareils reste faible. On a également proposé un appareil comprenant une sonde oscillant au foyer d'un miroir parabolique, permettant d'obtenir un balayage linéaire par le faisceau réfléchi par le miroir. La formation de l'image est plus rapide, mais la sonde ou tette de détection est volumineuse. L'invention permet de tourner ces difficultés et est caractérisée par ce fait que la source d'ultra-sons pour le balayage progresse par pas extrmement petits, assurant ainsi un balayage presque continu, la dimension de la source, qui conditionne ltou- verture du faisceau émis, étant cependant suffisante pour que les informations reçues à chaque instant correspondent à une zone étroite de l'objet en cours d'analyse. Un appareillage selon l'-invention est caractérisé par le fait que le dispositif émetteur-récepteur comprend une juxtaposition d'éléments rayonnants et sensibles au rayonnement, des moyens étant prévus pour rendre opératoires simultanément des éléments juxtaposés d'un groupe d'éléments et ensuite des éléments d'un autre groupe d'éléments distinct du premier par un nombre d'éléments plus petit que celui des groupes. Dans une réalisation, le second groupe est distinct du premier par les seuls éléments d'extrémités. Le fait qu'une multiplicité d'éléments sont simultanément opératoires fournit un faisceau d'ouverture petite. Le procédé selon l'invention permet d'effectuer une échographie ultra-sonore à grande vitesse. Le fait que deux groupes successivement opératoires sont distincts l'un de l'autre par les seuls éléments d'extrémités assure la continuité de l'exploration. Le nombre de lignes de balayage est élevé, sans nuire au bon fonctionnement du capteur. tes éléments peuvent être assemblés les uns aux autres par collage pour fournir un barreau ou autre organe d'investigation linéaire. Ils peuvent aussi être obtenus par métallisation sélective d'un barreau monobloc générateur d'ultra-sons par excitation électrique. En l'un et l'autre cas, l'excitation est commandée par des moyens électroniques, avantageusement des circuits logiques. Selon un mode d'exécution, ce sont les éléments ayant servi à l'émission qui servent à la réception des ultra-sons réfléchis. Selon une variante, les éléments utilisés à la réception sont différents de ceux utilisés pour l'émission du faisceau. Avantageusement, les éléments utilisés à l'émission et à la réception appartiennent à un même groupe mais sont en nombres différents. L'invention vise également un mode d'exécution suivant lequel les éléments d'un même groupe sont excités par des tensions électriques présentant entre elles des différences de phase. Dans tous les cas, un appareillage selon l'invention peut comprendre un oscilloscope à écran non rémanent, la fréquence des informations reçues étant suffisante pour fournir une visualisa tion qui soit une image fidèle de l'organe ou autre objet étudié, avec ses détails, mettant à profit la brillance plus ou moins grande des points de l'écran en fonction de l'intensité du flux d'électrons qui tombe sur eux. Pour la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue très schématique d'un barreau constitué par des éléments juxtaposés - la figure 2 est une vue très schématique d'un appareil selon l'invention. Un assemblage linéaire ou barreau Il (figure 1) est constitué par la juxtaposition d'éléments céramiques 121, 122, 123, etc.. dont chacun est propre à émettre des ultra-sons sous l'effet d'une excitation électrique et inversement à transformer des ultra-sons auxquels il est soumis en phénomène électrique. Les éléments 12 sont identiques entre eux et les faces émettrices et réceptrices d'ultra-sons sont montrées en 131, 1321 13 , etc.., leurs faces de juxtaposition étant montrées en 141 2 142 3 etc.. Ltinvention prévoit également des réalisations pour lesquelles le capteur est constitué par plusieurs assemblages linéaires. Selon l'invention, dans un premier temps une multiplicité d'éléments 12 juxtaposés sont rendus opératoires, par exemple cinq tels éléments, 121, 122, 1231 124, 125. Le faisceau d'ultrasons émis, F1 5 est d'ouverture nettement plus faible que celui qui serait émis par un seul élément pour la même fréquence des ultra-sons. Les ultra-sons réfléchis influencent les éléments 121-125 et l'information électrique tirée de ces derniers est, après transformation, appliquée à un oscilloscope. Dans un deuxième temps, les éléments 122, 1231 124, 125, 126 sont rendus opératoires tant à émission qu'à la réception. On réalise ainsi un glissement de la surface d'émission et de la surface de réception d'un bord à l'autre du capteur. Par l'invention, la largeur du faisceau, l'énergie qu'il transporte, son ouverture, sont rendues indépendantes du pas de progression du faisceau te pas :de#commutation est déterminé par la dimension latéra 1d des éléments, -qWi peut être très petite, et les surfaces d'émission et de réception restent compatibles avec un bon fonctionnement du capteur. L'invention prévoit, dans un mode d'exécution, que le nombre d'éléments opératoires pour la visualisation soit différent de celui des éléments générateurs du faisceau d'ultra-sons. Il s'est révélé avantageux, dans-de nombreux cas, qu'en chaque temps de fonctionnement le nombre d'éléments récepteurs soit plus petit que le nombre d'éléments émetteurs. On obtient ainsi une meilleure localisation. Dans les deux tableaux ci-après on a, à titre d'exemple d'une manière simplifiée, porté sur le premier tableau successivement les numéros des éléments émetteurs au cours des différents temps et, sur le second, dans les lignes en regard, les numéros des éléments opératoires à la réception aux mêmes temps. 12345 234 23456 345 34567 456 La figure 2 montre très schématiquement un barreau 21 en matériau piézo-électrique, de forme générale prismatique, et qui porte sur une de ses faces 22 des zones bandulaires métallisées 231, 2321 2331 etc.. La face opposée 24 est métallisée sur toute sa surface et reliée à la masse. Les bandes 23 sont reliées par des conducteurs 25 à un dispositif de commande électronique 26, à circuits logiques. Elles sont reliées par des conducteurs 271 2721 etc.. à un second dispositif 28 de commande électronique à circuits logiques. Les dispositifs 26 et 28 sont sous le con truble d'un dispositif 29. Au coursd'unpremier#temps, d'abord le dispositif 26 relie les bandes 231 à 235 par les conducteurs 251-255 à une source de tension électrique propre à faire émettre des ultra-sons par les parties de matériau piézo-électrique interposées entre les électrodes 231-235 et l'électrode commune 24. Dans la seconde partie de ce premier temps le dispositif 26 interrompt l'application de la tension électrique auxélectrodes 231-235 et le dispositif 28 met en relation par les conducteurs 271-275 les#bandes 231-235 avec un récepteur 'ultra-sons, tandis que les autres bandes ne sont pas reliées au récepteur. La commutation de la condition émetteur à la condition récepteur est sous la dépendance du dispositif 29. Dans le second mode d'exécution défini ci-dessus, dans la seconde partie du premier temps ce sont seulement les conducteurs 272, 273, 274 qui relient les électrodes correspondantes au récepteur, à l'exclusion des conducteurs 271 et 275. Dans un second temps, le dispositif 26 met l'émetteur en relation par les conducteurs 252-256 avec les électrodes 232-236 et ensuite le dispositif 28 met lesdites électrodes (ou dans le second mode d'exécution, seulement les électrodes 273#275) en relation avec le récepteur. Le dispositif électronique 26 est commandé par un code A préétabli. La modification du code A permet de réduire ou d'augmenter la surface d'émission en modifiant le nombre d'éléments excités simultanément. Les circuits logiques du dispositif 28 obéissent à un deuxième code, ou code B. La modification du code B modifie la surface de réception. L'invention prévoit une réalisation suivant laquelle certains éléments du capteur ne sont utilisés qu'en émission et certains autres seulement en réception. La disposition des éléments du capteur est choisie en fonction de la surface du corps ultra-sonore souhaitée pour llinves- tigation. Le capteur peut présenter une forme qui l'adapte à l'investigation d'un organe particulier, comme l'oeil, la glande thyrot- de, le cerveau. A cet égard, l'invention prévoit de corriger électroniquement, au moment de la présentation finale, la position de chaque élément pour éviter une déformation de la coupe ultra-sonore. Pour ltétude de certains organes, l'invention prévoit de réaliser un couplage liquide entre le capteur et la peau par l'adaptation sur le capteur d'un récipient hermétique contenant un liquide et dont la paroi mise en contact avec la peau est déformable. Une telle paroi peut être en matière plastique, comme le nylon. L'invention prévoit également une réalisation suivant laquelle le capteur est plongé dans un bac suspendu contenant du liquide et qui est lui-même en contact avec la peau au moyen d'une surface déformable. Dans une variante, à chaque temps les tensions électriques appliquées aux électrodes successives présentent entre elles une différence de phase. Par exemple, dans le premier temps la tension électrique appliquée par le conducteur 252 à l'électrode 232 présente une différence de phase par rapport à celle appliquée à l'électrode 231 par le conducteur 251 ; il existe de même une différence de phase entre la tension électrique appliquée par le conducteur 253 et ce île appliquée par le conducteur 252 ; etc.. L'invention s'applique non seulement à l'étude d'organes internes du corps humain mais aussi à l'étude par visualisation par ultra-sons d'objets ou de milieux, par exemple de matériaux, ou pour la détection de niveaux, ou de mouvements de pièces à l'intérieur d'une enceinte opaque. La mise en oeuvre de l'invention permet d'obtenir des épreuves photographiques fournissant des informations inaccessibles jusqu'à présent. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'étude de corps à l'aide d'ultra-sons engendrés par des éléments piézo-électriques juxtaposés, caractérisé en ce qu'en un premier temps on forme un faisceau d'étude par excitation d'un groupe d'éléments piézo-électriques adjacents et en ce qu'au temps suivant on excite un second groupe de même nombre d'éléments mais décalé par rapport au premier d'un nombre d'éléments inférieur à celui du groupe. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second groupe est décalé d'un seul élément par rapport au premier groupe. 3. Appareil comprenant un dispositif piézo-électrique à éléments juxtaposés excitables individuellement, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour exciter un groupe d'éléments adjacents dudit dispositif, puis pour exciter un groupe voisin de même nombre d'éléments'mais décalé par rapport au premier groupe d'un nombre d'éléments inférieur au nombre d'éléments du groupe. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments constituent un arrangement linéaire et en ce qu'il comprend des moyens pour exciter successivement des groupes de même nombre d'éléments mais décalés à chaque fois d'un élément, le décalage ayant lieu dans le même sens dans les commutations successives des divers groupes. 5. Appareil selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour relier les éléments d'un groupe à un récepteur d'ultra-sons. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le nombre des éléments du groupe reliés au récepteur est inférieur à celui des éléments du même groupe excités pour la génération des ultra-sons. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble des éléments récepteurs d'un groupe est symétrique par rapport à l'élément central du groupe des éléments émetteurs. 8. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tensions électriques appliquées aux éléments d'un groupe -sont décalées en phase les unes par rapport aux autres. 9. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8. 10. Appåteillage de visualisation, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 9 relié à un oscilloscope à écran non rémanent.