Brevet FR2422966A1 — publié le 19791109

La présente invention concerne une sonde utilisant des ultrasons pour produire, de manière non différée, des informations tridimensionnelles sur la structure interne d'un objet examiné. Un exemple de sonde a ultrasons de la technique antérieure permettant d'obtenir de manière non différée les informations sur la structure interne d'un objet est illustré sur la figure 1. Comme on peut le voir, la sonde comprend plusieurs éléments vibrants I qui sont rangés dans la région de l'axe Y d'un système de références coordonnées rectangulaires, et on forme les éléments 1 en ménageant des rainures parallèles 3 dans un transducteur piézo-électrique. Chaque élément 1 du transducteur est une pièce allongée orientée dans la direction de l'axe X et portée par un support 4.Les électrodes placées a la surface supérieure des éléments 1 du transducteur sont connectées a un processeur 7 externe par des fils de c blage 6, une plaquette 5 de bornes et des fils de câblage 8. Les extrémités opposées des fils de câblage 6 sont respectivement soudées aux électrodes et à la plaquette 5 de bornes. Dans une telle sonde à ultrasons, les éléments de transducteur respectifs 1 sont excités par un signal en forme d'impulsion- #ui est produit par le processeur 7 et qui donne une impulsion ultrasonore dans la direction des z croissants. En retardant de façon séquentielle la durée d'application des impulsions aux éléments de transducteur respectifs 1, on fait dévier d'un angle e correspondant au temps de retard la direction de rayonnement de l'impulsion ultrasonore dans le plan Y - Z, a partir de la surface antérieure de la sonde, qui se trouve dans la direction des z croissants, pour x =Oet y = O. Par conséquent, il est possible de balayer au moyen de l'onde ultrasonore une forme sectorielle dans le plan Y - Z en faisant séquentiellement varier le retard.L'onde ultrasonore ainsi rayonnée est réfléchie par une surface de séparation de structures d'un corps à examiner possédant des impédances acoustiques différentes, et l'écho réfléchi est reçu par les éléments vibrants 1 qui délivrent l'onde ultrasonore rayonnée. L'amplitude et la position de l'écho réfléchi sont visualisées dans un tube à rayons cathodiques, non représenté, de sorte qu'on obtient des informations sur la structure interne de l'objet. Le procédé de balayage qui vient dtêtre décrit est appelé procédé de balayage sectoriel électronique, car les variations du retard de balayage de l'onde ultrasonore sous forme sectorielle sont produites par le processeur 7. Puisque des moyens électroniques fontfeffectuer un balayage à vitesse élevée à l'onde ultrasonore, cette sonde produit de manière non différée des informations sur l'état dynamique du coeur ou de l'embryon à l'intérieur de l'utérus, ce qui permet d'établir un diagnostic. Toutefois, dans la sonde à ultrasons qui a été décr#ite ci-dessus, puisque les éléments de transducteur sont rangés suivant une seule dimension, il est impossible, même si l'on peut obtenir un tomographe dans le plan Y - Z, d'obtenir, de façon non différée, des informations tridimensionnelles comportant un tomographe dans le plan X - Z et une image nette dans le plan X - Y. Bien que l'on puisse obtenir des informations tridimensionnelles en rangeant les éléments de transducteur suivant deux dimensions, dans la bande des mégahertzs utilisée pour les diagnostics, il est théoriquement nécessaire de donner au pas du réseau des éléments transducteurs une dimension inférieure à 0,5 ms, si bien que la surface d'électrode 2 de chaque élément de transducteur est inférieure à 0,25 mm . Par conséquent, il est difficile de souder les fils de câblage (par exemple un fil isolé de 0,7 mm de diamètre) qui sont associés aux éléments de transducteur allongés orientés dans la direction-de l'axe X et rangés suivant une unique direction. De plus, ces fils de câblage captent le rayonnement de l'onde ultrasonore émise par les élémznts vibrants, ce qui altère le fonctionnnement de la sonde. L'invention propose une sonde ultrasonore comportant des éléments de transducteur rangés suivant deux directions et permettant d'obtenir des informations tridimensionnelles spécialement intéressantes pour les diagnostics médicaux. Selon un autre but, l'invention propose une sonde ultrasonore permettant de réaliser un cabrage satisfaisant sans pour autant gêner le rayonneml~nt des ondes ultrasonores. Selon l'invention, il est proposé une sonde ultrasonore du type comprenant un support et plusieurs éléments de transducteur ultrasonore piézo-électrique liés au support, la sonde se distinguant en ce qu'on forme les éléments de transducteur en ménageant plusieurs rainures orthogonales dans un transducteur piézo-électrique de manière à produire des éléments de transducteur rangés suivant deux dimensions, en ce que les électrodes des éléments de transducteur sont interconnectées par des fils de cablage, et en ce que les électrodes sont connectées à des bornes#élec- triques menant a un processeur par l'intermédiaire d'autres fils de cablage, les deux réseaux de cablage étant produits par la technique de soudage des fils de cabrage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront adieux compris à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation illustré par les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective montrant un exemple de sonde ultrasonore de la technique antérieure - la figure 2 est une vue en plan montrant un mode de réalisation de sonde ultrasonore constituant un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est une vue de face de la sonde présentée sur -la figure 2. La figure 1 ayant déjà été décrite, on se rapporte aux figures 2 et 3, sur lesquelles on peut voir un mode de réalisation préféré de l'invention qui comprend plusieurs éléments ll de transducteur qui sont réalisés par formation de rainures orthogonales 13 dans un transducteur piézo-électrique 12 en forme de plaque et qui sont disposés en réseau bidimensionnel de pas inférieur à 0,5 mm par exemple, les nombres des colonnes et des rangées étant eg aux, Les éléments vibrants ll sont liés à un support 15, ainsi que des bornes 14 disposées sur trois côtés, ces bornes étant connectées aux électrodes des éléments 11 par des fils de câblage 16. De plus, des électrodes sont interconnectées par des fils de câblage.Ceux-ci sont constitués par des fils h souder minces d'un diamètre de 25 /u et sont du type de ceux utilisés pour le cabrage des puces de circuit intégré. Comme fils à souder 16, on préfère des fils en or ou en aluminium. Un processeur 17 est connecté aux bornes 14 par des fils de cablage 18. Un exemple de processeur est présenté dans "Ultrasonic Symposium Proceedings" (1977) sur la figure 4 de la page 274. Le processeur décrit dans cet ouvrage de référence est destiné à des mesures océanographiques. En raison de l'application médicale qui est envisagée dans cette description, l'appareil et le câble sous-marin qui y sont représentés ne sont pas nécessaires ici. Dans la sonde ultrasonore décrite ci-dessus, les éléments 11 de transducteur sont excités par un signal en forme d'impulsion émis par le processeur 17 dans le but d'amener le rayonnement dune onde ultrasonore. En commandant le signal d'impulsion délivré aux éléments de transducteur, il est possible de faire balayer par l'onde ultrasonore une forme sectorielle dans les plans Y - Z et X - Z du système de référence à coordonnées rectangulaires présenté sur les figures 2 et 3. Par conséquent, en composant ces deux faisceaux de balayage, il est possible de faire balayer objet par le faisceau ultrasonore suivant deux dimensions. L'onde ultrasonore ainsi rayonnée est réfléchie à la surface de séparation de structures d'un corps à examiner possédant des impédances acoustiques différentes, et l'écho ultrasonore est reçu par les éléments de transducteur. Les informations concernant l'amplitude et la position de l'écho ultrasonore donnent des informations tridimensionnelles relatives à la structure du corps examiné. Comme cela a été indiqué lors de la description du mode de réalisation représenté de sonde ultrasonore, des rainures sont ménagées dans un transducteur piézo-électrique 12 en forme de plaque afin de former plusieurs éléments Il de transducteur qui sont rangés en réseau à deux dimensions. Par conséquent, il est possible d'obtenir un balayage bidimensionnel par le faisceau ultrasonore pour produire des informations tridimensionnelles. Notamment, avec un pas de réseau inférieur à 0,5 mn, un balayage bidirectionnel par un faiseeau d'ultrasons appartenant à la bande des mégahertzs devient possible, et permet de produire des informations tridimensionnelles.Pour cette raison, la sonde ultrasonore de l'invention est spécialement adaptée au diagnostic médical. De plus, comme le balayage bidirectionnel par le faisceau ultrasonore est réalisé à l'aide de moyens électroniques,il est possible d'effectuer un balayage rapide pour produire des informations tridimensionnelles. Ainsi, on peut effectuer l'examen médical du coeur ou de l'embryon à l'intérieur de l'utérus, par exemple, avec plus de précision qu'au moyen des informations bidimensionnelles que produisent les sondes à réseau unidimensionnel de la technique antérieure. De plus, dans la sonde ultrasonore de l'invention, le cabrage entre les électrodes des éléments de transducteur et le câblage aux bornes menant au processeur 17 sont effectués par la technique de-soudage des fils de câblage. Par conséquent, meme dans le cas d'un réseau bidirectionnel de haute densité dont le pas est inférieur à 0,5 mm, on peut assurer un cabrage satisfa sant. De plus, comme les fils de cablage 16 sont extrêmement minces (par exemple de 25 r de diamètre), les fils de câblage ne gênent pas l'émission de l'onde ultrasonore rayonnée par les éléments- 11- de transducteur, ce qui permet de jouir pleinement des avantages du ré-seau bidimensionnel de haute densité. Bien que, dans les modes de réalisation représentés, les nombres des rangées et des colonnes d'éléments ll disposés suivant deux dimensions sojenths mêmes, il n'est pas nécessaire qu'il en soit ainsi. De plus, il n'est pas nécessaire de disposer de façon dense les éléments de transducteur sur toute la surface de la sonde, et il faut comprendre que les caractéristiques d'un réseau peuvent être choisies en fonction des performances recherchées. Ainsi, plusieurs éléments de transducteur qui sont rangés en réseau bidimensionnel peuvent etre formés sur plusieurs transducteurs piézo-électriques distincts. De plus, les rainures 13 qui définissent les différents éléments 11 placés en réseau bidimensionnel peuvent être ménagées non seulement pour le transducteur piézo-électrique 12, mais aussi pour le support 15. Le processeur 17 qui assure le fonctionnement du transducteur ultrasonore peut être incorporé dans un équipement de diagnostic par ultrasons qui est connecté à la sonde. Comme cela a été décrit ci-dessus, selon l'invention, un ou plusieurs transducteurs piézo-électriques sont liés à un support, puis des rainures sont découpées dans le transducteur ou à la fois dans le transducteur et le support pour former plusieurs éléments de transducteur rangés en réseau bidimensionnel, puis un câblage est établi par la technique de soudage des fils de câblage entre les électrodes et les éléments de transducteur et à destination des bornes qui sont connectées à un processeur. Par conséquent, il est non seulement possible d'obtenir des informations tridimensionnelles, mais il est également possible d'obtenir un câblage satisfaisant pour un réseau bidimensionnel. De plus, il est possible de réduire les interférences de l'onde ultrasonore avec les fils de câblage. Bien entendu, l'homme de l'art peut apporter, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications à la sonde qui vient d'être décrite uniquement à titre d'exemple non limitatif de l'invention. REVENDICATION Sonde ultrasonore du type comprenant un support et plusieurs éléments de transducteur piézo-électrique liés au support, caractérisee en ce qu'on réalise lesdits éléments de transducteur en ménageant plusieurs rainures orthogonales dans un transducteur piézoélectrique de manière à former des éléments transducteurs rangés suivant un réseau bidimensionnel, en ce que les électrodes des éléments de transducteur sont interconnectées par des fils de cablage, en ce que les électrodes sont connectées à des bornes électriques conduisant à un processeur par 11 intermédiaire d'autres fils de criblage, et en ce que les deux ensembles de fils de câblage sont réalisés par la technique de soudage des fils de cabrage.