Brevet FR2336014A1 — publié le 19770715

L'invention concerne un appareil de visualisation d'image ges obtenues à l'aide des ultrasons, fonctionnant selon le procédé à échos d'impulsions, notament pour le diagnostoc médical, et com- portant un applicateur ou une sonde d'application à ultrasons pour l'exploration ou le balayge ligne par ligne d'un objet d'examen et un dispositif d'affichage d'images comportant un générateur de lignes pour la formation de l'image des impulsions d'écho en tant que ligne ainsi qu'un générateur d'images pour le déplacement des lignes en fonction du déplacement du faisceau d'ultrasons dans ltob- jet, et dans lequel la sonde d'application à ultrasons comporte un réflecteur parabolique ainsi qu'un support, disposé suivant la ligne focale du récepteur parabolique et pouvant pivoter autour de cette dernière, servant d'axe, et prévu pour un certain nombre d'oscillateurs ultrasonores devant être orientés en direction du réflecteur et fonctionnant en tant qu'émetteurs et/ou récepteurs. Un appareil de ce type comportant au total deux oscillateurs d'émission/réception à ultrasons est déjà connu par exemple d'après le brevet allemand numéro 1 289 617. Cet appareil connu ne permet cependant que des fréquences d'image d'environ 16 Hz pour au maximum environ 120 lignes par image, par suite de raisons physiologiques/physiques ainsi qu'en raison de l'élimination nécessaire d'échos parasites au moyen d'un dispositif de préparcours dans l'eau, branché en avant de la sonde d'application Cette fréquence d'image insuffisante ne conduit cependant pas à des scintillements ou papillotements de l'image, qui d'une part sont genants lors de l'observation de l'image et d'autre part entratnent des difficultés importantes dans le cas de la transmission d'images sur un film de petit format ou par télévision.C'est pourquoi on a essayé d'accroître la fréquence d'image par un enregistrement double de lignes pendant le temps de propagation préalable d'une impulsion dans la voie de préparcours dans l'eau (demande de brevet allemand publiée sous le numéro 2 230 940). Grâce à cela, on a pu atteindre dans le cas d'environ 120 lignes par image, une fréquence d'image d'environ 35 images/seconde, pour des conditions marginales identiques, c'est à dire pour la même échelle d'image ainsi que pour la même surface d'image. Cette fréquence d'image peut éventuellement être suffisante pour l'enregistrement des images sur un film Cependant elle ne suffit pas pour la représentation des images en télévision où la fréquence d'image est fixée par la fréquence du réseau, par exemple 50 Hz ou même 60 Hz (Etats-Unis d'Amérique).Une adaptation de la fréquence d'image à la fréquence du réseau serait assu rément possible pour les échelles indiquées plus haut, c'est à dire également pour l'enregistrement double, mais conduirait à des nombres de lignes relativement faibles par image (par exemple à environ 85 lignes dans le cas d'une fréquence d'image de 30 Hz), c'est à dire à une résolution d'image qui serait beaucoup trop faible. La présente invention a pour but de réaliser un appareil de visualisation d'images obtenues moyen d'ultrasons, du type indiqué plus haut, de manière que ce dernier permette de façon st- re des fréquences d'image voisines de la fréquence du réseau, avec cependant un nombre de lignes par image au moins aussi élevé que dans le cas des appareils connus. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que dans le cas d'une fréquence d'image désirée située au voisinage de la fréquence du réseau, le support des oscillateurs ainsi que le générateur de lignes et le générateur d'images sont commandés en synchronisme avec le réseau de telle manière que, dans le cas d'une vitesse de rotation du support des oscillateurs, correspondant à la fréquence du réseau divisée par le nombre des oscillateurs, les images partielles, arrivant à la fréquence obtenue par division, de chaque oscillateur, sont assemblées par sommation en étant imbriquées les unes dans les autres, par le générateur de lignes et le générateur d'images à la façon d'un procédé à saut de ligne. Gr ce à l'invention, comme cela est désiré, dans le cas de fréquences d'image voisines de la fréquence du réseau, on peut obtenir également, et ce aisément sans enregistrement double, des images comportant jusqu'à environ 130 lignes. Avec un enregistrement double, on obtient même des densités de lignes allant jusqu a environ 260 lignes par image. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de i isation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 montre le schéma de principe d'un exemple de réalisation conforme à l'invention. La figure 2 représente un diagramme impulsionnel des impulsions de commande les plus importantes apparaissant dans le montage de principe de la figure 1. Sur la figure 1 la référence 1 désigne un support prévu pour un total de trois oscillateurs 4 à 6 d'émission/réception d'ul trasons et disposé de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe focal 2 d'un#réf lecteur 3 en forme de cylindre parabolique. les oscillateurs à ultrasons 4 à 6 sont répartis à des distances an gulaires constantes de 1200 sur le pourtour du support 1. Chacun de ces oscillateurs d'émission/réception 4 à 6 produit en outre, dans leur état activé, c'est à dire lorsqu'ils balayent la surfa ce parabolique du récepteur parabolique 3, un faisceau d'ultrasons 7 qui a par exemple le trajet représenté dans le cassdlune obser vation instantanée.Dans le cas d'une rotation rapide du support 1 autour de l'axe focal du réflecteur parabolique 3, le faisceau d'ultrasons 7 arrivant du réflecteur parabolique 3 est déplacé pa rallèlement à lui-mpmp par suite des caractéristiques de réflexion du réflecteur etiil balaye ligne par ligne par conséquent un objet dlexamen,par exemple un tissu corporel qui est disposé en avant du réflecteur avec interposition d'une voie de préparcours d'eau Comme dispositif d'entrainement en rotation pour le support 1 des oscillateurs, on utilise un moteur 9 qui est accouplé au support I au moyen de courroies dentées 8 de transmission. L'entra#ne- ment du moteur s'effectue au moyen d'un dispositif électronique de réglage 10 en fonction d'impulsions de cadence U1 à fréquence de 50 Hz , possédant la variation en fonction du temps conforme à la figure 2 et qui sont dérivées par l'intermédiaire d'une bas cule de Scbmitt à partir de la fréquence du réseau àà5Q Hz (ou par exemple 60 Hz aux Etats-Unis d'Amérique). Dans le cas du pré sent exemple de réalisation, par suite du nombre choisi de trois oscillateurs au total, la vitesse de rotation du support 1 est diviséeppar ce nombre, c'est à dire du facteur trois.On obtient donc pour le support une vitesse de rotation correspondant à la fréquence 16 2/3 Hz. Les impulsions de sortie U1 de la bascule de Schmitt 11 parviennent en outre également au générateur d'ima ge 12 pour un tube image ainsi que, par l'intermédiaire d'un dispositif à retard 13 à 21, à un générateur de commande 22 qui, avec des impulsions U2 conformes à la figure 2 (par exemple fré qugnce de commande égale à 2,7 kHz) d'une part excite,par l'in termédiaire de l'oscillateur à haute fréquence 23, les oscilla teurs à ultrasons 4, 5 ou 6 en Me de réaliser le balayage par des impulsions ultrasonores et qui d'autre part, par l1intermédiai- re d'un circuit d'étages à bascule comportant l'étage à bascule bistable 24 ainsi que les étages à bascule monostables 25 et 26 suivis en série par une porte électronique 27, déclenche le balayage de ligne dans le générateur de balayage de lignes 28 du tube image .Le circuit de retardement lui-même est constitué par un compteur annulaire 13 comportant tiers sorties 14, 15 et 16, parmi lesquelles la sortie 14 est reliée directement par l'intermédiaire d'une diode 19 au générateur de commande 22, tandiS que les sorties du générateur 15 et 16 sont reliées au contraire par l'intermédiaire d'organes de retardement à temps de transit des impul suions, 18 et 20,ainsi que par l'intermédiaire de diodes 19 et 21 audit générateur de commande 22. les organes à temps de transit 18 et 20 (par exemple des étages à bascule monostables) retardent chaque impulsion de sortie du compteur annulaire aux sorties 15 et 16, de 1/3 et 2/3 dechaq#pause entre lignes.Les bobines 29 et 30 représentent des bobines de balayage horizontal et de balayage vertical d'un oscillateur à déflexion magnétique non représenté d'ailleurs et qui est utilisé pour la représentation ou l1afficha- ge des images de coupe . Le bloc 31 est l'étage terminal du dispositif de balayage d'image et le bloc 22 est un générateur de vobulation pour vobuler le générateur de commande par exemple avec une o fréquence de vobulation différant de la fréquence du réseau ou d'un multiple de cette dernière. Le circuit des étages à bascule 24 à 27 correspond, du point de vue de sa constitution et de son fonctionnement, à celui décrit dans la demande de brevet allemand publiée sous le numéro 2 230 940.Il est utilisé pour réaliser l'enregistrement double des lignes pendant le temps de préparcours d 'u- ne 1mpulsion#d1émi#sion dans la voie d'eau d'accouplement ou de préparcours. L'affichage ou la représentation des images s'effectue au moyen du circuit de la figure 1 en association avec la figure 2, comme suit Sur le diagramme de tension U1 (t) conformément à la figure 2, respectivement toujours la première, la quatrième, la septième, etc, impulsion du réseau doit être associée à l'oscillateur 4, tandis que toujours respectivement la seconde, la cinquième, la huitième, etc., impulsion doit etre associée à l'oscillateur 6 et que toujours respectivematt la troisièàe, la sixième, la neuvième, etc., impulsion doit être associée à 1'os- cillateur 5 (dans le cas d'une rotation du support dans le sens des aiguilles d'une montre).Conformément à ceci , dans le cas de la vitesse de rotation choisie du support correspondant à une fréquence égale à 16 2/3 Hz, on obtient pour la première impulsion de cadence Ul le déclenchement sans retard d'impulsions de commande U2 dans le générateur de commande 22, par I1intermédiai- re de la sortie 14 du compteur annulaire 13. De ce fait ltoscil- lateur a ultrasons 4 est activé en vue de réaliser l'émission et la réception d'ultrasons à la fréquence des impulsions du générateur de commande 22. lors de l'apparition de l'impulsion de cadence immédiatement suivante, les oscillateurs 4 à 6 sont décalés respectivement de 1200 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la position représentée.Par conséquent à la place de l'oscillateur 4, c'est l'oscillateur 6 qui entre en action, et ce au moyen de la suite immédiatement suivante dtimpulsions de commande du générateur de commande 22, qui sont cependant délivrées par l t intermédiaire de l'organe 18 de retardent à temps de retard égal au 1/3 de la pause entre impulsions, avec ce temps de retard, en raison de l'attaque retardée du générateur de commande. De ce fait on obtient sur le tube image une mage partielle de l'oscillateur 6, dofltles lignes sont décalées d'l/3 de la pause entre lignes par rapport aux lignes de l1lmage partielle qui provient de ltoscillateur 4.De façon Analogue on obtient pour ltoscillateur 5, qui succède à l'oscillatelr o, partir des impulsions de commande produites par le générateur de commande à un intervalle égal aux 2/3 de la pause entre lignes, une troisième image partielle dont les lignes sont décalées dol1/3 de la pause entre lignes par rapport à celle de 11 Image partielle de l'oscillateur 6 et de 2/3 de la pause entre ligne par rapport aux lignes de 11 image partielle de l'oscillateur 4. Au total on ob tient donc une image globale formée par la réunion des trois images partielles à la façon d'un procédé à- saut de ligne, avec une densité élevée de lignes (par exemple environ 260 lignes par image) ainsi qu'une fréquence d'image voisine à la fréquence du réseau, étant donné qu'à chaque rotation du support 2 des oscillateurs, on obtient au total toujours trois images partielles. REVENDICATIONS l - Appareil de visualisation d'images obtenues à l'aide des ultrasons, fonctionnant selon le procédé à échos d'impulsions, notamment pour le diagnostoc médical, et comportant un applicateur ou une sonde d'application à ultrasons pour l'exploration ou le balayage ligne par ligne d'un objet d'examen et un dispositif d'affichage d'images comportant un générateur de lignes pour la formation de l'image des impulsions d'écho en tant que ligne ainsi qu'un générateur d'images pour le déplacement des lignes en fonction du déplacement du faisceau d'ultrasons dans l'objet, et dans lequel la sonde d'application à ultrasons comporte un réflecteur parabolique ainsi qu'un support, disposé suivant la ligne focale du récepteur parabolique et pouvant pivoter autour de cette dernière, servant d'axe,et prévu pour un certain nombre d'oscillateurs ultrasonores devant être orientés en direction du réflecteur et fonctionnant en tant qu'émetteurs et/ou récepteurs, caractérisé par le fait que dans le cas d'une fréquence d'image désirée voisine à la fréquence du réseau, un oscillateur à ultrasons (l) ainsi qu'un générateur de lignes (28) et un générateur d'images (12, 31) sont commandés en synchronisme avec la fréquence du réseau de telle manière que dans le cas d'une vitesse de rotation du support (l) des oscillateurs, correspondant à la fréquence du réseau divisée par le nombre des oscillateurs, les images partielles, arrivant à la fréquence diviséedechaque oscillateur (4, 5, 6),sont réunies par sommation, en étant imbriquées les unes dans les autres, pour former l'image globale, à la façon d'un procédé à saut de ligne, par le générateur de lignes et par le générateur d'images. 2 - Appareil de visualisation d'images à ultrasons suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que pour réaliser un réglage de la vitesse de rotation en synchronisme avec la fréquence du réseau, on utilise un régulateur électronique (10) pour un moteur (9) d'entraînement du support et qui peut être commandé en fonction d'impulsions (U1) qui sont produites au moyen d'un convertisseur d'impulsions (vil) à partir de la fréquence du réseau, à la fréquence de ce dernier. 3 - Appareil de visualisation d'images à ultrasons suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que pour réaliser la sommation, avec un retard correct dans le temps, des images partielles en vue de former l'image totale en synchronisme avec la fréquence du réseau, on utilise un circuit à retardement (13 à 21) qui commande, à la fréquence du réseau, un générateur de commande (22) pour la fréquence d'émission des ultrasons et la fréquence de balayage de ligne en vue de réaliser une délivrance retardée de séries d'impulsions de commande, conformément aux temps de retard désirés de la représentation d'images partielles. 4 - Appareil de visualisation d'images à ultrasons suivant ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, dans le cas où on utilise de préférence trois oscillateurs d' émission/réception (4 à 6), qui sont disposés sur le support (1) en étant réciproquement décalés d'un angle de 1200, le circuit de retardement (13 à 21) est constitué de telle manière que, dans le cas de trois cadences se succédant en permanence, de la fréquence du réseau, ils commandent le générateur de commande (22) en vue de réaliser la délivrance sans retard d'impulsions de commande lors de l'apparition d'une première impulsion de cadence du réseau, ainsi que la délivrance d'impulsions de cadence, retardées du tiers de la pause entre lignes dans le cas de la seconde impulsion de cadence du réseau, et la délivrance d '- imputions de cadence, re tardées des deux tiers de la pause entre lignes, dans le cas de la troisième impulsion de cadence du réseau. 5 - Appareil de visualisation d'images à ultrasons suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif de retardement comporte un compteur annulaire (13) qui attaque respectivement toujours directement le générateur de commande avec la première de trois impulsions successives de cadence de la fréquence du réseau, et attaque ledit générateur de commande, dans le cas des deux impulsions suivantes de cadence de la fréquence du réseau, avec un retard respectif égal au tiers et aux deux tiers de la pause entre lignes. 6 - Appareil de visualisation d'images à ultrasons suiv#ant la revendication 5, caractérisé par le fait que, comme impulsions d'attaque, on utilise les impulsions de cadence de sortie du compteur annulaire (13) et que l'on utilise des organes de retard à temps de transit (18, 20) correspondant à 1'envoi retardé dans le temps des impulsions de cadence de sortie au générateur de commande.