Brevet FR2491357A1 — publié le 19820409

L'invention concerne un émetteur d'ultra-sons pour la production d'un rayonnement ultra-sonique non-cohérent dans l'espace qui est soumis à une ou plusieurs ondes ultra- soniques. Le procédé de transmission des ultra-sons repose, contrairement à ce qui se passe dans le procédé à écho déjà connu pour le diagnostic médical, sur le fait que l'on rend visible des différences de transmission dans le corps humain. Le patient est ici parcouru par une onde ultrasonique, et une lentille à grande ouverture appropriée représente l'information ultrasonique sur un réseau de détecteurs. Un procédé de ce genre est exposé, par exemple, par Green et al., Acoustical, Holography, Vol 7, Ed. L. W. Kessler, Plenum Press, 1977, pages 291 à 305. Comme il est apparu que la représentation cohérente avec un seul émetteur d'ultra-sons ne pouvait fournir aucune image fidèle pour le diagnostic, Green a utilisé, dans un per- fectionnement du procédé de transmission, 20 à 30 émetteurs d'ultra-sons indépendants et a obtenu ainsi uneExposition du patient aux ultra-sons partiellement non-cohérente dans l'es- pace. Les images ultra-soniques ainsi obtenues- fournissent, en particulier lors de la représentation de nerfs et de vaisseaux, des images de qualité utilisable, à la dimension des organes. Quand on doit examiner la zone abdominale supérieure au travers du corps, la qualité de l'image est toutefois déjà défavorable- ment affectée en raison de la longueur du parcours. En principe, un appareil de transmission des ultra-sons est constitué d'une partie émettrice avec une len- tille formant condenseur devant le patient, et d'une partie réceptrice avec une lentille formant objectif derrière le patient. Quand l'exposition aux ultra-sons est non-cohé- rente, la partie émission est constituée d'une pluralité de sources d'ultra-sons, les champs d'ultra-sons émis étant statis- tiquement indépendants les uns des autres. Si l'on se base sur la condition de cohérence connue en optique, les domaines des grandeurs FEl' suivant l'équation (1) 1,,A2 FEl (1) Ap dans laquelleXi = longueur d'onde de l'ultra-son, A = distance Emetteur-Condenseur FAp = Surface de l'ouverture du condenseur, doivent être considérés comme des sources élémentaires en elles-mêmes cohérentes dans l'espace. Il serait en conséquence peu judicieux de diminuer encore les sources élémentaires. Le nombre maximum des sources élémentaires non-cohérentes les unes par rapport aux autres ressort ainsi de l'équation (2) N = source = A source (2) max FEl x 2 A2 Pour obtenir une exposition aux ultra-sons la moins cohérente possible avec une source étendue, on devrait utiliser, comme il est indiqué par l'équation (2), N sources élémentaires de la dimension choisie, N représentant un nombre important. Chacune de ces sources isolées produit une image sur le plan du détecteur, l'information illustrée intéressante étant toujours la même et le bruissement qui vient de la dispersion ou des réflexions parasites se modifiant de source en sources Il résulte de considérations statistiques que le rapport signal- bruissement augmente en fonction de la racine du nombre N des sources élémentaires jusqu'à une valeur maximum qui est donnée par l'équation (2). Pour un système de transmission courant, on a f = 2 mHz, A = 50 cm, D =D source = 20 - 25 cm, (û =0,75 mm) Ap On en tire N a o 10 4, calculé sur la surface max d'émetteur. Un système présentant les paramètres indiqués plus haut devrait donc être constitué, pour une exposition aux ultra-sons non-cohérente, d'environ 104 émetteurs séparés indé- pendants pour que l'on obtienne une représentation le plus pos- sible exempte de parasites. Le-système établi par Green utilise dans le cas maximum 30 émetteurs séparés indépendants les uns des autres, chaque émetteur d'ultra-sons possédant sa propre unité de commande et son propre amplificateur. Il apparalt impossible à l'aide de cette conception d'élargir le nombre d'un ou deux ordres de grandeurs. L'invention a en conséquence pour objet de réali- ser un émetteur d'ultra-sons, du type mentionné en commençant, de façon telle qu'il présente ce nombre N de sources séparées. A cet effet, l'invention propose qu'il comporte des particules dont la grosseur est de l'ordre de grandeur de la longueur d'ondes du rayonnement ultrasonique auquel elles sont soumises qui se déplacent d'une façon désordonnée dans un milieu.perméable aux ultra-sons et qui présentent une impédance qui diffère de celle du milieu. On trouvera ci-après d'autres détails d'améliora- tions de l'invention, Celle-ci propose que: a) le milieu et les particules se trouvent dans une chambre qui présente au moins une fenêtre, par o se fait l'exposition aux ultrasons et par o peut sortir le rayonnement non-cohé- rent. b) la fenêtre, laissant passer le rayonnement ultrasonique, non- cohérent, correspond à la dimension de la surface émettrice (F>sources) c) les particules qui se trouvent dans le milieu sont réparties sur la surface émettrice, d'une façon désordonnée par la tur- bulence produite dans ce milieu. d) l'on dispose sur la chambre au moins une arrivée et au moins une évacuation du milieu. e) le milieu est de l'eau, et que les particules sont faites de polystyrène. D'après cela, suivant l'invention, le rayonne- ment ultra-sonique cohérent qui arrive est dispersé sur de nom- breuses petites particules dispersées, dont les dimensions se situent dans l'ordre de grandeur de la longueur d'onde utilisée. Si ces particules se trouvent prises dans un mouvement statis- tiquement désordonné, elles agissent alors comme des sources élémentaires indépendantes les unes des autres. La vitesse des particules est mesurée de façon telle que, pendant la durée dont on dispose pour détecter l'intensité d'un point de l'image, il se produit le plus grand nombre possible d'échantillons de granulation sur le plan de l'image. Il se forme ainsi une exposition aux ultra-sons non-cohérente dans l'espace beaucoup plus complète pour un dis- positif de transmission qu'avec les méthodes connues. Le rapport signal/bruissement est par suite très amélioré, et en même temps, l'effet de la dispersion à l'intérieur du corps que l'on examine est diminué. Ces points sont très importants pour une bonne représentation ultra-sonique au travers du corps. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 représente schématiquement un dispo- sitif de transmission d'ultra-sons, qui pourrait être aussi transformé immédiatement en un dispositif de rétro-diffusion (analogue au procédé d'éclairage par diffusion et d'éclairage par réflexion en optique), et pourrait fonctionner comme tel. Un émetteur cohérent 1 de grande surface envoie des ultra-sons à une chambre de turbulence 2, comme il est représenté plus en détail en figure 2. Les particules 9 contenues dans la chambre a turbulence 2 forment les points de départ d'ondes sphériques, 0 qui, dans l'ensemble, produisent un rayonnement non-cohérent partant, en raison de leur nombre important, de sources de grande surface. L'émetteur possède une surface Fsources' Le rayonnement non-cohérent, sortant dela fengtre de sortie 3 radiante de la chambre de turbulence 2, est dirigé, au moyen de la lentille 5 formant condenseur (surface d'ouverture P sur l'objet 6. Il traverse cet objet 6 et est représenté ensuite au moyen de la lentille formant objet, sur le réseau de détecteurs 8. Au cours de l'opération de transmission, la chambre de turbulence 2 présente aussi bien une fenêtre d'entrée 0 qu'une fenêtre de sortie, 4 et 3. En cas de mesure suivant le principe du procédé par lumière par réflexion, une fengtre d'entrée suffit, par o ressort le rayon dispersé produit dans la chambre de turbulence 2. La figure 2 représente une chambre de turbulence 2 pour l'opération de transmission. La chambre de turbulence 2, comportant des fenê- tres d'entrée et de sortie, 4 et 3, en plexiglas ou en polysty- rène, est garnie de particules 9 de polystyrène, dont les dimen- sions se situent à environ 1 mm pour une fréquence des ultra- O sons d'environ 2 MHz. De l'eau 10 parcourt la chambre 2 en un courant le plus turbulent possible. Les buses d'arrivée 11 font pénétrer l'eau 10 à grande vitesse dans la chambre 2, par exem- ple dans différentes directions. En avant des deux évacuations 12 sont posés des tamis 13, qui empêchent les particules 9 de s'échapper de la chambre 2. Une disposition aussi simples permet déjà que les particules 9 de polystyrène se déplacent d'une façon désordonnée à une vitesse d'un ordre de grandeur de 1 M/sec. En raison de la différence d'impédance entre les parti- Qules 9 de polystyrène et l'eau 10, une onde ultrasonique inci- 0 ciente est dispersée sur chaque particule 9 de polystyrène et est par suite le point de départ d'une nouvelle onde élémentaire. La sommation de ces ondes élémentaires donne, en raison du mouvement, un modèle de granulation qui change continuellement, et, si l'on fait la moyenne sur une durée d'observation suffi- samment longue, un champ de rayonnement non cohérent dans l'es- pace. Cet effet peut être encore amélioré en combinant les fenêtres d'entrée et de sortie 4 et 3 de la chambre de turbu- lence 2 avec des vitres dépolies supplémentaires ou en les réalisant sous cette forme. 24 9 1 35 7 R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Emetteur d'ultra-sons pour la production d'un rayonnement ultrasonique non-cohérent dans l'espace, qui est soumis à une ou plusieurs ondes ultra-soniques, caractérisé en ce qu'il comporte des particules (9) dont la grosseur est de l'ordre de grandeur de la longueur d'ondes du rayonnement ultra- sonique auquel ellessont soumises, qui se déplacent d'une façon désordonnée dans un milieu (10) perméable aux ultra-sons, et qui présentent une impédance qui diffère de celle du milieu (10). 2 ) Emetteur d'ultra-sons suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le milieu (10) et les particules (9) se trouvent dans une chambre (2) qui présente au moins une fenêtre (3 et/ou 4), par o se fait l'exposition aux ultrasons et par o peut sortir le rayonnement non-cohérent. 3 ) Emetteur d'ultra-sons suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la fenêtre (3 et/ou 4), laissant passer le rayonnement ultrasonique non-cohlérent, correspond à la dimension de la surface émettrice (Fsources). 4 ) Emetteur d'ultra-sons suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les par- ticules (9) qui se trouvent dans le milieu (10) sont réparties sur la surface émettrice (3), d'une façon désordonnée par la turbulence produite dans ce milieu (10). ) Emetteur d'ultra-sons suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on dispose sur la chambre (2) au moins une arrivée (11) et au moins une évacuation (12) du milieu (10). 6 ) Emetteur d'ultra-sons suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le milieu (10) est de l'eau, et que les particules (9) sont faites de polystyrène. 7 ) Emetteur d'ultra-sons suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la ou les fenêtres (3 et 4) sont supplémentairement réalisées sous la forme de vitres dépolies.