Brevet FR2600774A1 — publié le 19871231

'DISPOSITIF POUR BARRETTE LINEAIRE DE TRANSDUCTEURS PIEZOELECTRIQUES DESTINE A UN ECHOGRAPHE ULTRASONORE A RESOLUTION LATERALE AMELIOREE1. La présente invention concerne un dispositif pour barrette linéaire de transducteurs piézoélectriques destiné à un échographe ultrasonore fonctionnant à profondeur de focalisation variable en réception. Un des problèmes essentiels à résoudre pour tout dispositif pour barrette linéaire de transducteurs piézoélectriques destiné à un échographe ultrasonore fonctionnant à profondeur de focalisation variable en réception consiste toujours à obtenir une résolution latérale la plus petite possible, par exemple inférieure ou égale à 1 mm, sur une profondeur d'exploration la plus grande possible. On sait par ailleurs, d'une façon très générale, que la résolution latéralé R au foyer F d'une ouverture D de barrette linéaire est limitée par le phénomène de diffraction de l'onde ultrasonore par cette ouverture et qu'elle est liée à l'ouverture D par la relation R = AF/D où A est la longueur d'onde du rayonnement ultrasonore et F la distance focale. Pour rendre optimale la résolution de l'échographe ultrasonore sur toute la profondeur d'exploration, il est nécessaire de faire varier en réception la distance focale au fur et à mesure de la propagation (éloignement) de l'onde émise, réalisant ainsi une focalisation dite en 'poursuite d'échos'. Se référant à la formule ci-dessus, on constate alors qu'une augmentation de la distance focale F, liée à un accroissement de la profondeur d'exploration au cours du temps t par la relation F = ct/2 où c est la vitesse'due propagation du son dans les tissus biologiques, conduit à une augmentation, et donc à une dégradation, de la résolution R. Le choix de la longueur d'onde A étant limité par la pénétration requise pour l'échographe, on voit sur la formule précédente que si l'on veut, au moins maintenir la résolution R constante lorsqu'on augmente la distance focale F, il est nécessaire d'augmenter l'ouverture D de la barrette dans le même rapport de sorte que le nombre d'ouverture F/D soit maintenu constant, par exemple égal à 2.Si la barrette met en oeuvre m canaux de focalisation dans un réseau de pas p, l'ouverture D est donnée par D=mxp Aussi, de façon à augmenter l'ouverture D, il est connu de la demande de brevet européen nO 0 161 587 d'augmenter, en émission et en réception, le nombre m de canaux plutôt que le pas p des canaux, car l'augmentation du pas p contribuerait à aug inventer l'effet parasite connu sous le nom de 'lobe de réseau' apparaissant dans le diagramme de directivité de la barrette linéaire. Numériquement, il apparaît que, pour des barrettes linéaires à hautes performances travaillant à des profondeurs de pénétration moyennes ou lointaines, 5 à 20 cm,un un grand nombre m de canaux de focalisation est nécessaire pour assurer la résolution R voulue.Par exemple, pour obtenir une résolution R de 1 mm avec une longueur d'onde A de 0,5 mm, un-pas de réseau p de 0,75 mn, et une distance focale F de 180 mm, on aboutit à un nombre de canaux de focalisation m de 120. Cette approche du problème conduit donc à des systèmes complexes, délicats à mettre en oeuvre et d'un coût élevé. Le problème général à résoudre par l'objet de la présente demande est de réaliser un dispositif pour barrette de transducteurs piézoélectriques destiné à un échographe ultrasonore fonctionnant à profondeur de focalisation variable, et dont l'ouverture latérale est fonction d'un nombre m variable en réception, correspondant au nombre de canaux de focalisation mis en oeuvre dans un réseau de pas p, barrette grace à laquelle on obtienne que, lorsque la profondeur d'exploration augmente, la résolution latérale de l'échographe soit au moins maintenue par augmentation simultanée de l'ouverture de la barrette sans qu'il en découle une augmentation prohibitive du nombre m de canaux de focalisation.Par ailleurs, un problème technique particulier à résoudre est d'obtenir un dipositif pour barrette linéaire qui réduise l'intensité, dans le dia grasse de directivité, des lobes de réseau d'autant plus marqués que le pas de la barrette augmente. La solution du problème technique général consiste, selon la présente invention, en ce que, en mode de réception, lesdits transducteurs piézoélectriques sont groupés de façon que ladite ouverture latérale augmente sensiblement linéairement avec la profondeur d'exploration du fait que, corrélativement, le pas effectif p des canaux de focalisation est pris égal à des multiples entiers successifs du pas po utilisé en mode d'émission, le nombre m de canaux de focalisation mis en oeuvre restant au plus égal à un nombre maximum mo. D'autre part, la solution au problème technique particulier est fournie par un mode de réalisation préféré dans lequel lesdits canaux de focalisation de la barrette, tant à l'émission qu'à la réception, montrent un profil dé sensibilité représenté par des courbes gaussiennes tronquées. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma montrant le groupement, en réception, des éléments adjacents d'une barrette linéaire -selon l'invention. La figure 2 est un graphique donnant l'évolution du nombre m des canaux de focalisation en fonction de la profondeur d'exploration z. La figure 3 est un schéma montrant des courbes de- directivité en émission (Fig 3a), en réception (Fig 3b) avec groupement des éléments adjacents, et en émission-réception (Fig 3c) mettant en évidence la réduction des lobes de réseau par la technique proposée d'apodisation, les courbes en trait pointillé et en trait plein étant celles obtenues respective ment sans et avec apodisation. La figure 4 est un diagramme d'un échographe ultrasonore comportant une barrette linéaire selon l'invention. La figure 1 montre un dispositif pour une barrette linéaire 10 de transducteurs piézoélectriques il destiné à un échographe ultrasonore fonctionnant à profondeur de focalisation variable en réception. L'ouverture latérale de cette'bar- rette est fonction du nombre de canaux de focalisation mis en oeuvre et du pas du réseau dans lequel ils sont agencés. Comme on peut le voir à la figure 1, en émission E, l'ouverture Do de la barrette vaut Do = no x pg, mo étant le nombre de canaux de focalisation et po leur pas, tandis qu'en réception R, l'ouverture D vaut D = m x p, m et p étant respectivement le nombre et le pas des canaux de focalisation dans le mode réception.Ainsi que le montre la figure 1, le pas p du réseau à la réception R est pris égal à un multiple entier, ici 2, du pas po utilisé en émission E, alors que le nombre m de canaux de focalisation mis en oeuvre dans le mode réception est, au maximum, égal au nombre mo de canaux de focalisation dans le mode d'émission. De cette façon, on augmente l'ouverture D de la barrette linéaire 10 (ici elle est doublée), ce qui permet d'obtenir que la résolution latérale R soit, au moins, maintenue lorsque la profondeur d'exploration augmente et donc que la distance focale F augmente. C'est ce que montre le graphique de la figure 2. Ce graphique a été construit avec les données suivantes mo = 32 po = 0,75 mm A = 0,5 mm R = 1 mm. F/D = 2 F = z. La courbe en trait plein donne l'évolution du nombre m de canaux de focalisation en réception en fonction de la profondeur d'exploration z. On voit que le dispositif selon l'invention conduit à un nombre m de canaux de focalisation au plus égal à 32 de O à 192 mm de profondeur d'exploration z, du fait que le pas p est d'abord pris égal à po, puis à 2p0 et enfin à 4pO. On voit par ailleurs sur cette même figure, en trait pointillé, qutil faudrait jusqu'à 128 canaux de focalisation en réception si le pas restait égal à po pour maintenir la résolution à une profondeur d'exploration de 192 mm. Ce nombre de 128 canaux de focalisation exigerait un dispositif de traitement électronique complexe et très coûteux. A mesure que le pas p des canaux de focalisation augmente1 l'intensité des lobes de réseau dans le diagramme de directivité augmente également. Pour s'affranchir de cet inconvénient, il est prévu de placer sur chaque voie de focalisation en émission et en réception des amplificateurs d'apodisation 20' et 20 (Figure 1) qui atténuent les signaux émis et reçus, avant passage par les lignes à retard 30, suivant un profil de sensibilité représenté par des courbes gaussiennes tronquées, par exemple à 30% du maximum et centrées respectivement sur les axes de symétrie des ouvertures d'émission et de réception. La réduction de l'intensité des lobes de réseau pour cette technique peut se comprendre de la façon suivante, en regard de la Figure 3. Les performances de résolution de la barrette linéaire sont déterminées par la courbe de directivité Emission-Réception. Cette courbe est obtenue en première approximation en réalisant le produit des courbes de directivité à l'émission et à la réception seules. D'autre part, le pas des canaux de focalisation des modes d'émission et de réception fixe la direction eE et 6R des lobes de réseau de chaque mode par la relation bien connue 6E = Arc sin (A/Po) et OR = Arc sin (AtP) -.Dans le cadre de l'invention les directions 8E et OR seront différentes puisque les pas le sont.Ainsi, selon l'exemple des courbes de directivité données figure 3, il est connu que le fait d'apodiser l'ouverture à l'émission réduit notablement l'intensité hors d'axe, en particulier celle dans la direction du lobe de réseau réception. Ceci conduit à une diminution de cet effet parasite sur la directivité Emission-Réception. Un raisonnement identique peut étre tenu, pour la réduction in fine, du lobe de réseau émission par apo disation de l'ouverture en réception. La figuré 4 donne, sous la forme d'un diagramme, le schéma d'un échographe ultrasonore comportant une barrette linéaire 10 du type de celle représentée à la figure 1. Cet échographe dispose d'une horloge 40 qui synchronise les circuits 41, 42 et 43. Le circuit 42 est un circuit de formation de voie émission et d'apodisation comportant par exemple mo canaux, relié au circuit d'émission-réception 41 qui contrôle le balayage des éléments piézoélectriques de la barrette ainsi que l'ouverture D avec groupement des éléments selon une loi telle qu'illustrée Figure 2. En retour, le signal de réception est transmis au circuit 43 de formation de voie en réception et d'apodisation comportant au maximum mo canaux. Le signal de sortie S est traité de façon classique de manière à former une image sur un écran. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour barrette linéaire (10) de transducteurs piézoélectriques (11) destiné à un échographe ultrasonore fonctionnant à profondeur de focalisation variable en réception, et dont l'ouverture latérale est'fonction d'un nombre i variable, correspondant au nombre de canaux de focalisation mis en oeuvre dans un réseau de pas p, caractérisée en ce que, en mode de réception, lesdits transducteurs piézoélectriques (11) sont groupés de façon que ladite ouverture latérale augmente sensiblement linéairement avec la profondeur d'exploration du fait que, corrélativement, le pas effectif p des canaux-de focalisation est pris égal à des multiples entiers successifs du pas po utilisé en mode d'émission, le nombre m de canaux de focalisation mis en oeuvre restant au plus égal à un nombre maximum mg. 2. Dispositif pour barrette linéaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits canaux de focalisation de la barrette, tant à l'émission qu'à la réception montrent un profil de sensibilité représenté par des courbes gaussiennes tronquées.