Brevet FR2650390A1 — publié le 19910201

"Procédé pour la mesure des températures par radiométrie microonde, avec calibration automatique de la mesure, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé" L'invention concerne la mesure de la température d'une région déterminée, notamment (mais non exclusivement) dans un corps humain à des fins d'usage médical, en mettant en oeuvre des ondes en hyperfréquence, ou microondes, dans le domaine de 0,5 à 20 GHz. On pratique généralement une telle mesure au moyen d'un radiomètre microonde comportant: - un capteur. de microondes (constitué en particu- lier par une antenne ou une sonde) disposé au contact ou à proximité immédiate de la régi6n, dont il y a lieu de mesu-. rer la température et qui engendre un bruit thermique cons- titué par l'émission de microondes dans le domaine de fré- quences précité, ledit capteur débitant un signal de sortie microonde dont l'intensité est fonction de ladite tempéra- ture, - une source thermique de référence maintenue à une température connue, éventuellement réglable, débitant un signal fonction de cette température Connue, et - des moyens électroniques de détection et de com- paraison pour déduire, à partir du signal de sortie dudit capteur et du signal de sortie de ladite source, la tempé- rature de'ladite région. Un tel radiomètre est décrit par exemple dans le brevet français 2.497. 947 et le brevet américain 4.627.442 (auquel correspond la demande de brevet européen publiée 0 114 094). Le problème le plus difficile posé par la détermi- nation de la température d'une région au moyen des micro- ondes de bruit thermique émises par cette région est celui de la calibration, car le signal résultant du traitement des microondes émises par ladite région est difficile à relier à la température effective de cette zone, même lorsqu'on met en oeuvre une source de température de réfé- rence et une méthode de zéro dans la comparaison des signaux émis par la région et ladite source, notamment à cause des nombreuses dérives résultant de l'utilisation de ladite source. La présente invention vise à résoudre ce formidable problème du calibrage et à permettre ainsi une mesure exacte par microondes de la température d'une région déter- minée. A cet effet l'invention a pour objet - un procédé pour la mesure de la température d'une région en recueillant, au moyen d'un capteur, les micro- ondes de bruit thermique émises par cette région et en uti- lisant un court-circuit microonde, caractérisé en ce qu'on recueille également les microondes de bruit thermique d'au - moins deux sources de référence de température internes, qu'on échantillonne cycliquement dans le temps, au moins les quatre signaux résultant des microondes recueillies de cette région et en provenance de ce court-circuit, d'une part, et de chacune desdites au moins deux sources de réfé- rence, d'autre part, afin de déterminer une réponse indi- quant la température de ladite région, sans influences parasites produites par des dérives thermiques ou les va- riations du coefficient de réflexion du capteur vis-à-vis de la région; - un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé - susvisé comportant un capteur microonde, un court-circuit microonde, un modulateur, appelé ci-après premier modula- teur, avec deux voies d'entrée connectées, l'une, à la sortie du capteur et, l'autre, au court-circuit microonde et une sortie connectable à l'une ou à l'autre des deux entrées, un circulateur avec trois voies successives, la première étant connectée à la sortie du premier modulateur, la deuxième à l'entrée d'un ensemble de traitement élec- tronique de microondes et la troisième constituant une -0oqoDUs ua 'uoTsTuoaqouKs op epuemumoo p 4TnoaTo np ap -uwmmoo eT snos 'gUSueTTv;se 'elnas eun 4e 'eun:uop seTF SE -o10 a8zenb suTom ne %s aouanbg9; asseq in8%eoTjTidom z;pnp sTa.os el V aazo0uuoo sunmfoo egxu sun oflus sIVIIeaed us sgsodsTp sxnezdnxaxusuT exlenb suTow ne 'apuooolFm ans4 - o9ezp zTpnp eTaos UI V azoewuuoo sas Sglaue,T uop ga8Tg uTe6 V 'Dauanbgaj esssq Ine4eoT;Trldeun.Tos - Oc : nazneTnoleo np ag9iue,T y eATsseoonS uoTsspwsuei% ansi.Sa xneu-Ts saZenb suTow ne s$Fpsep uoFlOoegs8 'T 9STT eg Inod 'puaidmoo %T.Tsodsp el %ueoesnaneAugny salqf sep %0. sjnes%9npow sap se=zed ssp %S uoT9ga el op sTA-9-sTA ane4deo np uoxeT; S'Z -9x ap %uaToS;eo r np usuamUepusd9puT 'aneSdeo np neeaSu ne SanjeIadm'. el aTlnpgP us inod s99aez9p s;jsseoons xneufi -Ts aaxlenb suTom ne sPSsT 'uofl.esruoq3ouAs ap spuemmoo ap %TnoaTo %Tpnp spuemmooD e snos 'e4Tez V a;de Ze aneo -o059p;Tpnp as-%os el e 9oeuuoD o inéelnoIDeun - OZ %o:eTaos aun %sa jnseinoa4o np eF4aos el p 'apuoozoTm jnaevooTl.dmu un s.aaeAl.p zuemsnofzueAu - agsuuoo saeqlu9 sun p apuooxoTm inaoDa8gp un - SeTOA xnesp suTou ne 9 puooes al zs egxzus,p sSaoA xnsp SI e asmiad el 'slnaienpom xn s uoTXUUO p sp uoxoap sQITq -issod sezenb suTom ne sep aunouqia p uuepuodssxioo xneu6 -Ts alxenb su-om ne 'slpsep unoDeqo 'ssuaqjffp sjssaDoons aS aOS ap xneuUTs sarnb suTom ne aTuasqo inod rnie1enpom puooas e aris enb znrieSnpom 9laFmSad sl ans ue% ijues 01 -sT6e uozesruoalqouKs ap apuemmoo ap %noaTo un - : -S aodmoo S nbTuoZDaoo9 OTqmesue %FPO T anb so us %e 'ana. -enu9%%.e un siaAvz% V %uemUtTen4ueA9 'nalSuTInoTo np Souea -9J9a Sp 9I 9Tus sZpe P SD9%ouOo saI0s sun 49 % Doue59a9z ap ssDonos xnsp su0om ne seTpssp sunp fjos UT p 8unOetIa S sa;oaWuuo s0gaZup SSTOA xnsp suTow ne oeAe inxselnpom pUOoDs un %s ssUzsu.uF eanezlduwe% sp aousei9la op seoanos xnap SUTOw ne ealno us a8iodwoO TiT,nb ao us 9STIazogie aouaeiggi op gazu 06ú0S9Z nisme avec la commande des deux modulateurs, pour alimenter à son tour un, et un seul, parmi au moins quatre intégra- teurs-moyenneurs, et deux amplificateurs différentiels dont les quatre entrées sont connectées chacune à la sortie d'un des quatre intégrateursmoyenneurs pour effectuer deux dif- férences, à savoir entre la sortie du premier intégrateur- moyenneur et la sortie du deuxième intégrateur-moyenneur, d'une part, et entre la sortie du troisième intégrateur- moyenneur et la sortie du quatrième intégrateur-moyenneur, d'autre part; soit un amplificateur basse fréquence, à gain élevé, dont l'entrée est connectée à la sortie dudit détec- teur microonde, et un convertisseur analogique/numérique dont l'entrée est connectée à la sortie dudit amplificateur basse fréquence et dont la sortie est connectée à l'entrée d'un ensemble de traitement. Dans les différents modes de réalisation le calcu- lateur est de préférence associé à des moyens d'affichage. L'invention pourra, de toute façon, être bien com- prise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure 1 représente, sous forme de blocs fonc- tionnels, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, avec deux références de température internes. Les figures 2 à 5 illustrent les quatre phases successives d'un cycle de fonctionnement du dispositif de la figure 1. Les figures 6 et 7 représentent, sous forme schéma- tique, deux modes de réalisation particuliers de la détec- tion des quatre signaux des quatre phases d'un cycle de fonctionnement des figures 2 à 5 dans un dispositif selon la figure 1. La figure 8 illustre un mode de réalisation parti- culier des deux sources de température de référence dans un dispositif selon la figure 1. La figure 9 est un diagramme temporel de fonction- nement du dispositif de la figure 1 appliqué à la mesure d'une température au moyen d'un dispositif selon l'inven- tion. La figure 10 illustre, sous forme de blocs fonc- tionnels, un dispositif d'imagerie avec deux radiomètres selon l'invention. La figure 11 est un diagramme temporel de fonction- nement, pour un système-d'hyperthermie contrôlée, d'un dis- positif selon l'invention. La figure 12 illustre un dispositif d'hyperthermie interstitielle avec deux radiométres selon l'invention. La figure 13, enfin, représente, en coupe, une antenne filiaire pouvant servir de capteur dans un dispo- sitif selon la figure 1. Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un procédé pour la mesure des températures par radiométrie microonde, avec calibration automatique de la mesure; et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue. Un dispositif selon l'invention pour mesurer la température d'une région Z comporte (fig. 1) tout d'abord un capteur 1, constitué par une antenne ou sonde microonde, qui capte les microondes émises par cette région avec la- quelle il est en contact ou presque en contact, l'intensité de ces microondes, dans une bande de fréquences déterminée entre 0,5 et 20 GHz; étant proportionnelle à la température absolue T de ladite région. En particulier le capteur peut être constitué par une portion de guide d'ondes constituée t par un bottier creux en forme de parallélipipéde rectangle, avec une ouverture en regard de ladite région, ou par une antenne du type décrit ci-après avec référence à la figure 13. L'interface entre le capteur 1 et la région Z pré- sente un coefficient de réflexion r (par exemple légèrement inférieur à 0, 2) qui représente la proportion de signaux microondes émis par la région Z en direction du capteur et réfléchis à l'interface, donc non reçus par le capteur. En définitive le capteur reçoit un signal microondes d'inten- sité proportionnelle à (1 - r)T. Le dispositif comporte par ailleurs un court- circuit microonde 2 qui réalise une réflexion totale des microondes qui lui sont appliquées. Un premier modulateur microonde 3 à deux voies, par exemple du type commercialisé par la société GENERAL MICROWAVE sous la désignation MODEL F9120 ou MODEL F9220, permet de connecter soit la sortie du capteur 1, connectée à sa première entrée 3a, soit le court-circuit 2, connecté à sa seconde entrée 3b, à une ligne de transmission micro- onde 4, connectée à la sortie unique 3c du modulateur 3. Il y a lieu de noter que les câbles de liaison 5 et 6, entre, d'une part, le modulateur 3 et, d'autre part, le capteur 1 et le court-circuit 2 respectivement, doivent présenter de faibles pertes et avoir la même longueur pour posséder le même coefficient de transmission des signaux microondes entre, d'une part, le capteur 1 et le court- circuit 2 respectivement et, d'autre part, le modulateur 3. Conformément à une caractéristique importante de l'invention, le dispositif comprend au moins deux sources de bruit microonde 7 et 8 qui fournissent au moins deux températures de référence T1 et T2 (températures absolues). Ces sources de bruit 7 et 8 peuvent être constituées par exemple par deux résistances de 50 ohms, du type charges coaxiales miniatures commercialisées par la société RADIALL sous la référence R404215, en étant maintenues aux tempéra- tures de référence T1 et T2 qui sont régulées, ou être réalisées comme illustré sur la figure 8 qui sera décrite ci-après. On se référera par la suite & deux sources de bruit, ou plus généralement à deux niveaux de bruit (cas du mode de réalisation de la figure 8 décrit ci-après), seu- lement, correspondant à deux températures de référence. Un second modulateur microonde 9, à deux voies dans le cas de deux sources de bruit microonde, permet de con- necter sélectivement soit la sortie de la source de bruit 7, reliée & son entrée 9a, soit la sortie de la source de bruit 8, reliée A son entrée 9b, à la ligne de transmission microonde 10, connectée à sa sortie 9c. Un circulateur microonde 11, à large bande d'au moins i GHz autour de la fréquence centrale du dispositif (par exemple 1,2 GHz, 3 GHz, 9 GHz) et à trois voies, est prévu entre les lignes de transmission 4 et 10 précitées et une ligne de sortie 12, les trois voies successives lla, llb, llc du circulateur 11 étant ainsi connectées: - première voie lla, à la ligne 4 (sortie du premier modulateur 3), - deuxième voie llb, à la ligne de sortie 12, et - troisième voie l1c, à la ligne 10, éventuellement à travers un atténuateur microonde 13 lorsque les niveaux de bruit sur la ligne 10 sont trop élevés. La ligne de sortie 12 de la portion du dispositif selon l'invention qui vient d'être décrite jusqu'à présent relie la deuxième voie llb du circulateur 11 à un ampli- ficateur microonde 14 à large bande, qui peut par exemple être constitué par deux amplificateurs Ga As FET de 35 db, du type commercialisé par la société AVANTEK sous la réfé- rence AMPLIFIER SA 852530, montés en cascade pour obtenir un gain de 70 db, une bande passante centrée à 3 GHz (par exemple) et un facteur de bruit de 3 db maximum. La sortie de cet amplificateur 14 débite sur l'en- trée 15b d'un détecteur microonde 15, par exemple du type commercialisé par la société HEWLETT PACKARD, sous la référence 8473B, ayant une bande passante de 0,01 à 18 GHz. L'ensemble 16 est constitué par deux détecteurs par échantillonnage; son entrée est connectée à la sortie a du détecteur 15. Le premier détecteur de l'ensemble 16 réalise la séparation des signaux et l'intégration sur les phases 1 et 2 indiquées ci-après, tandis que le second détecteur de l'ensemble 16 effectue les mêmes opérations sur les signaux des phases 3 et 4, comme précisé ci-après. Chacun des deux circuits réalise: - l'aiguillage des quatre signaux issus des quatre phases 1, 2, 3, 4, - la moyenne de ces quatre signaux séparés, - la soustraction deux à deux des signaux séparés et moyennés, et - l'envoi des deux signaux résultant des deux sous- tractions précitées sur la sortie 27c de l'ensemble 16. Un circuit de commande de synchronisation 17 agit, par ses trois sorties de commande 17a, 17b, 17c, respecti- vement sur l'entrée de commande 3d du modulateur 3, l'en- trée de commande 9d du modulateur 9 et l'entrée de commande 16d des deux détecteurs par échantillonage de l'ensemble 16 pour réaliser le séquencement des deux modulateurs 3 et 9 suivant le cycle des quatre phases suivantes, pour sortie en 27c et transmission par la ligne 18: phase 1 modulateur 3 en position 3b (fig. 2) modulateur 9 en position 9a phase 2 modulateur 3 en position 3a (fig. 3) modulateur 9 en position 9a phase 3 modulateur 3 en position 3b (fig. 4) modulateur 9 en position 9b phase 4 modulateur 3 en position 3a (fig. 5) modulateur 9 en position 9b Deux modes de réalisation particuliers de l'en- semble du détecteur par 'échantillonnage 16 et du circuit de g commande de synchronisation 17 seront décrits ci-après avec référence aux figures 6 et 7.. Il y a lieu de noter,que les niveaux de bruit ther- mique en provenance des deux références de température 7 et 8, qui sont maintenues à des températures T1 et T2 régu- lées, étant constants, les durées de connexion, commandées par le circuit de commande de synchronisation 17, sur ces références 7 et 8 et sur le court-circuit 2 (phases 1 et 3) peuvent être très brèves, de l'ordre de 0,2 seconde par exemple, donc bien plus brèves que les durées de connexion des références 7 et 8 sur le capteur 1, de l'ordre de 2 secondes par exemple, soit un rapport de 1/10 par exemple entre ces deux durées, alors que dans les dispositifs anté- rieurs à une seule référence de température les durées de connexion sur l'antenne et le court-circuit sont égales. Enfin la ligne 18 est connectée à l'entrée d'un micro-calculateur 19 (dont un mode de réalisation sera décrit ci-après avec référence à la figure 7) qui détermine la valeur de la température absolue T de la région Z en fonction des températures de référence T1 et T2, de la bande passante P du dispositif et du coefficient de ré- flexion r du capteur 1, comme expliqué ci-dessus, et affi- che la valeur de la température ainsi calculée dans un dispositif d'affichage associé ou incorporé (non illustré). En effet - dants la phase 1 (figure 2), on a sur la sortie a du détecteur 15, en appelant K la constante de Boltzman, un signal S1 donné par la formule S1 - K.P.T1 (1) - dans la phase 2 (figure 3), on a sur la sortie a un signal S2 donné par la formule S2'- K.P [r.T1 + (1-r)T] (2) - dans la phase 3 (figure 4), on a sur la sortie a un signal S3 donné par la formule S3 - K.P.T2 (3) - dans la phase 4 (figure 5), on a sur la sortie a un signal S4 donné par la formule S4 - K.P [r T2 + (1-r)T] (4). Ces quatre signaux S1, S2, S3, S4 (qui ont été ainsi notés par simplification car, du fait des activations des voies 1 et 2 par le premier commutateur et des résis- tances R1 référencée 7 et R2 référencée 8, on aurait dû utiliser plutôt les notations complètes S1R1, S2R2, S1R2'et S2R2 pour respectivement S1, S2, S3, S4), sont traités dans le détecteur par échantillonnage 16 qui peut être réalisé comme illustré sur la figure 6, c'est-a-dire comprendre: - un amplificateur basse fréquence 21, de gain égal au moins à 5000, dont l'entrée est connectée à la sortie a du détecteur microonde 15; - quatre interrupteurs 28a, 28b, 28c, 28d, dont un et un seul est fermé, les trois autres étant ouverts, la fermeture successive de ces quatre interrupteurs suivant un cycle étant commandée par le circuit 17 de commande de syn- chronisation à partir de sa sortie 17c (commande symbolisée par la ligne 17J en traits interrompus) en correspondance avec les quatre phases 1, 2, 3, 4 d'actionnement des modu- lateurs 3 et 9 (fig. 1), à savoir phase 1: 28a fermé, les trois autres interrupteurs ouverts phase 2: 28b fermé, les trois autres interrupteurs ouverts phase 3: 28c fermé, les trois autres interrupteurs ouverts phase 4: 28d fermé, les trois autres interrupteurs ouverts; et - un ensemble de deux unités 16a et 16b de même structure. L'ensemble des deux unités 16a et 16b comporte quatre intégrateurs-moyenneurs (à résistances 22a, 23a, 24a; 22b, 23b, 24b et condensateurs 25a, 25b, 25c, 25d) correspondant aux quatre phases 1, 2, 3, 4 et donc aux quatre interrupteurs 28a, 28b, 28c, 28d et débitant pour la phase 1, 2, 3, 4, donc lors de la fermeture de l'interrup- teur 28a, 28b, 28c, 28d, respectivement et successivement sur l'entre 29a, 29b, 29c, 29d de deux amplificateurs différentiels 26a (de l'unité 16a) et 26b (de l'unité 16b). L'amplificateur différentiel 26a effectue la sous- traction entre le signal S1 ("moyenné" dans le premier in- tégrateur-moyenneur 22a, 25a) et le signal S2 ("moyenné" dans le deuxième intégrateur-moyenneur 23a, 25b) et débite donc une tension Va, proportionnelle à Sa-S1-S2, disponible sur la sortie 27a de l'unité 16a, tandis que l'amplifica- teur différentiel 26b effectue la soustraction entre le signal S3 (moyenné' dans le troisième intégrateur-moyenneur 22b, 25c) et le signal S4 (moyenné dans le quatrième inté- grateur-moyenneur 23b, 25d) et débite donc une tension Vb, proportionnelle à Sb=S3-S4, disponible sur la sortie 27b de l'unité 16b. Les signaux S1-S2 et S3-S4, disponibles respective- ment en 27a et 27b, sont ensuite traités dans le micro- calculateur 19. On obtient donc -sur les sorties 27a et 27b les tensions suivantes de comparaison des phases i et 2 et de comparaison des phases 3 et 4: Va proportionnelle à Sa-Sl-S2 (phases 1 et 2) (5), - Vb proportionnelle à Sb-S3-S4 (phases 3 et 4) (6). En remplaçant, dans les formules (5) et (6), S1, S2, S3 et S4 par leurs valeurs données par les formules (1), (2), (3) et (4) respectivement, on a: Sa K.P (l-r) (T-T1) (7) Sb - K.P (I-r) (T-T2) (8) d'o Sa T-T1 --, ' (9) Sb T-T2 et donc Va T-T1 (10) Vb T-T2 d'o finalement Va. T2-Vb. T1 (11) T Va-Vb La valeur de la température absolue T de la région Z est donc calculable (dans le microcalculateur 19 de la figure 1) à partir de T1 et T2 connus et Va et Vb tensions disponibles en 27a pour chaque cycle de quatre phases 1, 2, 3, 4, Va correspondant au couple de phases 1-2 et Vb au couple de phases 3-4, sans dépendre du coefficient de ré- flexion r ni de la largeur P de la bande passante du dis- positif. Au contraire dans un radiométre microonde de la technique antérieure à une seule référence de température TR le signal utile unique S (remplaçant les signaux Sa et Sb du dispositif selon l'invention) est donné par la for- mule S = K.P (l-r)(T-TR) qui dépend du coefficient de ré- flexion r et de la largeur P de la bande passante, ce qui nécessite un étalonnage répété du fait qu'un tel radiomètre de la technique antérieure peut dériver thermiquement. La valeur de T donnée par la formule (11) dans le cas d'un dispositif selon l'invention est à modifier si l'on veut tenir compte des pertes du modulateur 9 et des câbles, désignées respectivement par P1 et P2- Si on appelle To la température ambiante en degrés Kelvin et si on pose T = T + dT 3 0 T1 = To + dT1 T2 = To + dT2 on a Sa -K.P.pl.P2 [dTl.Pl.p2-dT] (l-r) (12) Sb - K.P.p1.P2 [dT2.Pl.p2-dT] (l-r) (13) donc np aZpao,T ap 4s9 ae6uuoTT4uelqog9,p 8auenbga; el Zú ae6qoLT;ep,aTunT suep egqoT;;e 8se 1ú na4eTnoleo E -ozoTm np eT-os eI '(T anf6T; el ep uoFesTTega ap apow np LI uoTzesTuoaqouAs ap 4TnoTo np %a 61 InazelTno0e-ozoTu np a-Qg aT zuenor TE InazslTnoeo-oaDTwu l) 6 %a ú san%4 -eTnpou s8l saXA. uoflesTuoiqouAs ap xneu6Ts sep 4u448Um9 ua.no% 'gsa.gnu:a 9TTIdwe leuBTs ao ejTe. Tnb TE 0E naeeTnoTeo-ozaTm np uaeou ne anbTigagnu.ato; snos s-p %9 T;TITdume Iu6Ts el ans uoiI;ueqzg un snbjeId uo OS fnbTagmnu/anbT6oIeue anessT4asAuoo un suep el.qgp Tnb (g salnT; el ap TIZ znef4SeoTIdde, e nfoTeue) IZ aouanbg,; esssq anesoTTTIdUe un y gnbTIdde %se I.anBT; eT P SIT apuoolDTm fnls4o4gp np egI us zue% -aOS S 12UBTS el 'L fanl6T eI ap 8ebzuom sT Uo8sS 91 aewuuolllFzueSMD9 9.nf4oe:p np uoyzesTTeip. ap epom ezxne un a4sn5ITTT. anlbT; el seseqd ea.Znb ssp sToAoD aT enfols8 uo,nb 49 (smqo oS p 0p egadepe aoues9sga s4TpeT ap usawaeoiTdmwaS ua) T Ins;deo el aSeld us aew uo,nbsioT z auoz ef ap 1 ezn4ezVdmw8 Pl ap Ino -Teo Sl anod (SlI) eTnmao0 s4%o %4Tnsuae'nbTIdde ITnb inod fnaelnoTol-ooTm ao suep assTomaw9 el Sp %a (SlI) eInmaoj el ed Zd-Id 4Tnpozd 91 61 anseInoITo-oaoTu el I ed' asuT m -aa1;p-ep zaued Tnb as 'S 4' see'Z sean6T; sep t"E'Z't ses - eqd eaz:nb sSp sToAo el zuvnfl4ajS ua Sa 1 enuuoo ea.nze -gdmwe; un]9 e%1aod 'saldwaxe ed 'sf-qo OS sp seqdepe a.eSqoz aun sed I znfldeo 8l (S z8 p'ú'Z ssanbTF ssp 4a) I ean6b; QI ap a5eQuom al suep uUIeOTUT4TUT 4ueôeTdmaj uS asuTLazs 0 0I -,p sal %nfd uo Zd Ta Id, 4uenb seseqd a8%enb ap aIoÀo un suep 4usmmapgo0gd amwoo squTmae4%p:uos q 8 ' A 4e ssnuuoo zuos (o0_Z&)&Zp z4 (o&-T&)I)Tp ',o ap sanalea sel qA - eA (SI) + o&. &p + o1 - & Zd-IdZp-A _- Zd-Id- ip-qA usmaleuF} no,p &p- Zd-Td-Z&p qs qA ( 06ú0S9Z KHz. Une fenêtre, d'une durée d'environ 2 secondes, permet de "moyenner" les signaux. Cette fenêtre est glissante à chaque nouvelle phase 1, 2, 3, 4 d'échantillonnage. Sur la figure 8 on a illustré un mode de réalisa- tion (différent de celui de la figure 1) des deux réfé- rences de température interne T1 et T2. L'unité 33, à trois ensembles série résistance 34- transistor 35 alimentés par une source de tension de + 25 volts, associée à un amplificateur différentiel 40, à un transistor 38 et à des résistances 37a, 37b, 39, constitue un générateur de courant régulé pour attaquer une diode à avalanche microonde 36, par exemple du type AILTECH NOISE GENE ROTOR 7618 de bande passante 1 à 18 GHz. L'amplificateur différentiel 40 reçoit sur son en- trée (+) 40a, à travers la résistance 39, la tension issue de la résistance 37b de valeur rb et sur son entrée (-) 40b une tension E1 ou E2, suivant le niveau de bruit à engen- drer. Par exemple E1 = 2 volts et E2 = 5 volts. A la tension E1 correspond un courant Il=El/rb et à la tension E2 un courant I2=E2/rb. Le courant circulant dans la diode à avalanche 36 a la même intensité que le courant qui circule dans la résis- tance 37b. Le montage de la figure 8 fournit deux niveaux de courant I'1 (pour la tension d'entrée E1) et I'2 (pour la tension d'entrée E2) à la diode à avalanche 36 qui fournira en réponse deux niveaux de bruit de référence équivalents à deux températures T1 et T2 de référence. Donc la tension d'entrée E1 de la figure 8 corres- pond à la résistance 7 de la figure 1, tandis que la ten- sion d'entrée E2 de la figure 8 correspond à la résistance 8 de la figure 1. Les deux niveaux de bruit, correspondant à deux températures T1 et T2, sont disponibles sur la sor- tie 36a et appliqués, à travers un condensateur 36b, à un atténuateur microonde 13a et de là vers l'entrée llc du circulateur 11 (fig. 1). Ce montage de la figure 8 avec un générateur de deux tensions E1 et E2 et une diode à avalanche est équi- valent aux deux résistances (deux sources de bruit) 7 et 8; le commutateur 9 de la figure 1 est remplacé par une com- mande (non illustrée) de modulation des deux niveaux E1 et E2. Les températures correspondant aux niveaux de bruit fournis par la diode à avalanche 36 étant de l'ordre de 1000C, on a recours à un atténuateur (illustré en 13 sur la figure 1) pour amener ces deux niveaux de température à ceux que l'on mesure par le dispositif selon l'invention (par exemple 35 C et 45 C pour T1 et T2 respectivement). On va donner maintenant des exemples d'application du radiomètre selon l'invention. EXEMPLE 1 - Mesure d'une température Sur la figure 9 on a représenté,le temps étant por- té en abscisses, les périodes d'acquisition, pour le cap- teur, le court-circuit et les deux sources de référence de température, et les fenêtres glissantes pour ce capteur et ces sources. On a successivement de haut en bas sur cette figure 9 la représentation de: - la période d'acquisition a, de durée 2 secondes, du capteur 1 sur la référence 7 de température T1 (phase 2), - la période d'acquisition b, de durée 2 secondes, du capteur l sur la référence 8 de température T2 (phase 4), - la période d'acquisition c, de durée 0,2 seconde, du court- circuit 2 sur la référence 7 de température T1 (phase 1), - la période d'acquisition d,de durée 0,2 seconde, du court-circuit 2 sur la référence 8 de température T2 (phase 3), - la fenêtre d'intégration glissante e sur 2 secondes pour le capteur, et - la fenêtre d'intégration glissante f sur 20 se- condes pour les références. Comme indiqué ci-dessus, la durée de mesure sur le capteur (2 secondes) peut être plus grande que le temps de mesure du court-circuit sur lesréférences de température (0,2 seconde), le bruit thermique sur ces références étant constant, d'o possibilité de répartir l'échantillonnage de * ce bruit sur une période plus longue. Avec les valeurs susmentionnées de 2 et 0,2 secon- des, un cycle de mesure de la température dure 4,4 secondes (phases 1 à 4). EXEMPLE 2 - Imagerie microonde avec un capteur constitué par une multisonde & quatre voies Sur la figure 10, on a illustré un ensemble compor- tant deux radiomètres 41 et 42 selon l'invention, dont les bandes passantes sont centrées respectivement sur 3 GHz et 8,5 GHz, sélectables par un relais microonde 43 & deux voies, alimenté par un multiplexeur microonde 44 à cinq voies pour le capteur lb à quatre voies 45a, 45b, 45c, 45d,- appliqué contre la région Z, et un court-circuit 2. Les sorties successives de ces quatre voies, sélec- tionnées par le multiplexeur 44, sont appliquées par le relais 43 alternativement aux radiomètres 41 et 42 dont les sorties sur la ligne de sortie unique 46 sont traitées dans un micro-calculateur 47 avec une unité de contrôle 48, qui commande également les radiomètres 41 et 42, et un dispo- sitif d'affichage 49. EXEMPLE 3 - Contrôle automatique de la température avec chauffage en mode pulsé Suivant la technique antérieure pour l'hyperthermie avec contrôle de température par radiométrie, on prévoyait deux phases successives pour chaque séance d'hyperthermie, à savoir une première phase de chauffage qui dure environ secondes et une phase de mesure qui dure environ 9 se- condes dans le cas d'un radiomètre centré sur une fréquence de 3 GHz, avec une sonde à deux voies servant à la mesure de la température par radiométrie. De ce fait la mesure de la température comportait trois phases, la première phase étant la mesure de la réfé- rence unique de température et les deux autres phases (deu- xième et troisième phases) servant à mesurer les deux voles de la sonde. Dans un tel système d'hyperthermie on réalisait une mesure ponctuelle à la fin de chaque cycle de chauffage. La température étant ainsi définie, le calculateur -déterminait la nouvelle valeur de la puissance de chauffage à injecter, la commande de la puissance de chauffage étant du type proportionnel, c'est-à-dire que la puissance pou- vait varier de façon continue entre O watts et 50 watts par exemple. Avec le dispositif selon l'invention à deux tempé- ratures de référence, la commande de puissance peut être effectuée par une modulation de la durée de chauffage à la puissance maximale. Dans ce cas le rapport entre la durée de chauffage et la durée de mesure radiométrique détermine la puissance moyenne injectée pour le chauffage, cette durée de mesure étant alors utilisé pour la mesure radio- - 20 métrique. Ceci est une caractéristique nouvelle de la mise en oeuvre d'un dispositif selon l'invention. La durée d'émission de la puissance maximale dépend donc de la température mesurée à l'instant considéré, d'une part, et de la température que l'on souhaite atteindre dans la région Z (par exemple 42'C ou 43 C), d'autre part. Un tel mode de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention permet de suivre l'évolution de la température beaucoup plus finement qu'avec la technique antérieure se- lon laquelle la mesure était effectuée à périodes fixes. Dans le cas de oe nouveau procédé, on effectue une mesure à la fin de chaque cycle de chauffage sur une voie et on ef- fectue la moyenne avec la mesure de température précédente. EXEMPLE 4 - Application d'un dispositif d'hyperthermie con- trôlé par radiométrie avec un capteur à deux voies Le cycle est illustré sur la figure 11 sur laquelle les temps sont portés en abscisses et sur laquelle on a représenté successivement de haut en bas: - la période d'acquisition à, de durée 1 seconde, du capteur sur la référence de température T1, - la période d'acquisition h, de durée 1 seconde, du capteur sur la référence de température T2, - la période d'acquisition i, de durée 0,1 seconde, du court-circuit sur la référence de température T1, - la période d'acquisition J, de durée 0,1 seconde, du court-circuit sur la référence de température T2, - la fenêtre d'intégration glissante k, sur 2 se- conde pour le capteur, et - la fenêtre d'intégration glissante 1 sur 20 se- condes pour les références. Ce cycle s'applique en particulier dans le cadre de la méthode nouvelle de modulation de la durée de chauffage (hyperthermie en mode pulsé). EXEMPLE 5 - Dispositif d'hyperthermie interstitiel contrôlé par deux radiomètres, chacun à deux références de température Sur la figure 12 on a illustré un tel dispositif mettant en oeuvre tout d'abord, comme dans l'exemple de la figure 10, deux radiomètres selon l'invention, dont la bande de fréquence est centrée respectivement à 3 GHz et 8,5 GHz, avec un relais microonde 43 à deux voies sélec- tionnant l'un ou l'autre de ces deux radiomètres. Egalement comme dans le mode de réalisation de la figure 10, celui de la figure 12 comporte un multiplexeur microonde 44 à cinq voies, dont une des voies est consti- tuée par le court-circuit 2. Par contre les quatre autres voies du multiplexeur microonde 44 sont connectées à quatre antennes-capteurs, de type coaxial, référencées 50a, 50b, 50c, 50d, implantées au sein de la zone Z à chauffer et dont on veut mesurer la température, et ceci à travers quatre relais-commutateurs microonde 51a, 51b, 51c et 51d respectivement. 2650390O Le dispositif de la figure 12 comporte également, d'une part, un générateur 52 à 915 MHz, de puissance 50 watts, et un diviseur de puissance par quatre, référencé 53, qui reçoit la sortie du générateur 52 et qui alimente par ses quatre sorties 53a, 53b, 53c et 53d une des deux voies de chacun des quatre relais-commutateurs microonde 51a, 51b, 51c et 51d respectivement. Les caractéristiques de mise en oeuvre du disposi- tif selon la figure 12 sont les suivantes: - puissance maximale: 50 watts période pour la modulation: 5 secondes - antenne capteur multivoies de chauffage, dont deux voies de mesures radiométriques - temps d'intégration: 2 secondes par voie et par référence de température, soit 4 secondes au total pour une voie - temps nécessaire pour une mesure: 8,4 secondes, soit deux secondes par voie et par référence de température et 0,'1 seconde par référence de tem- pérature. Pour différentes puissances partielles, les carac- téristiques sont les suivantes: watts modulation: 1/5 durée chauffage: 1 seconde 25. durée mesure: 4 secondes période: 11 secondes watts modulation: 2/5 durée chauffage: 2 secondes durée mesure: 3 secondes période: 15 secondes watts modulation: 3/5 durée chauffage: 3 secondes durée mesure: 2 secondes période: 22,5 secondes watts modulation: 4/5 durée chauffage: 4 secondes durée mesure: 1 seconde période: 45 secondes Dans tous les cas la période des mesures est amé- liorée grâce à la disposition selon l'invention, ce qui est particulièrement intéressant quel que soit le système d'hy- perthermie, en particulier pour les systèmes d'hyperthermie interstitielle et pour les systèmes d'hyperthermie de la prostate par applicateurs endocavitaires, car on obtient un suivi pratiquement en temps réel de l'évolution de la tem- pérature au sein du volume constituant la cible (à savoir la tumeur). Enfin sur la figure 13 on a illustré un mode de réalisation particulier d'une antenne filaire pour un sys- tème d'hyperthermie interstitielle. Une telle antenne est constituée par un câble co- axial 54, par exemple du type UT34, ayant un diamètre exté- rieur de 0,86 mm, dont on a dénudé une portion 54a de lon- gueur L, la longueur L dépendant de la fréquence du courant de chauffage et de la composition du cathéter 55 en matière plastique qui l'entoure. Ce cathéter est par exemple du type utilisé en curiethérapie pour insérer les fils d'iri- dium radioactif au sein d'une tumeur. Pour une fréquence de chauffage de 915 MHz, on prend pour la longueur L = 39 mm si le cathéter est rempli d'eau ou 42 mm si le cathéter est rempli d'air. Il n'y a aucune relation entre ces deux longueurs de 39 mm et de 42 mm et un sous-multiple entier de la lon- gueur d'onde dans le milieu. En effet au sein d'une tumeur cette longueur d'onde est de 46,8 mm à la fréquence de 915 MHz. Le coefficient d'adaptation est inférieur à 0,05 à la fréquence de chauffage et d'environ 0,1 dans les bandes passantes de 3 à 4 GHz pour un radiomètre centré à 3,5 GHz et de 8 à 9 GHz pour un radiomètre centré à 8,5 GHz. Comme il va de soi, l'invention ne se limite nulle- ment aux modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contrai- re, toutes les variantes. I REVENDICATIONS 1. Procédé pour la mesure de la température d'une région en recueillant, au moyen d'un capteur, les micro- ondes de bruit thermique émises par cette région et en uti- lisant un court-circuit microonde, caractérisé en ce qu'on recueille également les microondes de bruit thermique d'au moins deux sources de référence de température internes, qu'on échantillonne cycliquement dans le temps, au moins les quatre signaux résultant des microondes recueillies de cette région et en provenance de ce court-circuit, d'une part, et de chacune desdites au moins deux sources de réfé- rence, d'autre part, afin de déterminer une réponse indi- quant la température de ladite région, sans influences parasites produites par des dérives thermiques ou les va- riations du coefficient de réflexion du capteur vis-à-vis de la région. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une période d'acquisition du capteur sur une source de référence est supérieure de plusieurs fois une période d'acquisition du court-circuit sur une source de référence. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce qu'il met en oeuvre des fenêtres d'intégration glissantes pour le capteur et pour les références. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 et compor- tant un capteur microonde (1), un court-circuit microonde (2), un modulateur (3), appelé ci-après premier modulateur, avec deux voies d'entrée (3a, 3b) connectées, l'une (3a), à la sortie du capteur et, l'autre (3b), au court-circuit microonde et une sortie (3c) connectable à l'une ou à l'autre des deux entrées, un circulateur (11) avec trois voies successives (lia, 11b, 11c), la première (11a) étant connectée à la sortie du premier modulateur, la deuxième (11b) à l'entrée d'un ensemble de traitement électronique de microondes (14, 15, 16, 17, 19) et la troisième (llc) constituant une entrée de référence, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins deux sources (7, 8) de référence de température internes et un second modulateur (9) avec au moins deux voles d'entrée (9a, 9b) connectées chacune à la sortie desdites au moins deux sources de référence et une sortie (9c) connectée à ladite troisième entrée de référence du circulateur, éven- tuellement à travers un atténuateur (13), et en ce que ledit ensemble électronique comporte: - un circuit de commande de synchronisation (17) agissant tant sur le premier modulateur que sur le second modulateur pour obtenir au moins quatre signaux de sortie successifs différents, chacun desdits au moins quatre si- gnaux correspondant à chacune des au moins quatre possi- bilités de connexion des deux modulateurs, le premier à deux voies d'entrée et le second à au moins deux voies d'entrée; - un détecteur microonde (15) à une entrée con- nectée, avantageusement à travers un amplificateur microonde (14), à la sortie du circulateur et une sortie (15a); et - un calculateur (16, 19) connecté à la sortie dudit détecteur et apte à traiter, sous la commande dudit circuit de commande de synchronisation, lesdits au moins quatre signaux successifs détectés pour en déduire la température au niveau du capteur, indépendamment du coef- ficient de réflexion du capteur vis-à-vis de la région et des pertes des modulateurs et des cables. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit calculateur comprend un amplificateur basse fréquence (21), à gain élevé, dont l'entrée est connectée à la sortie dudit détecteur microonde (15a), au moins quatre interrupteurs (28a, 28b, 28c, 28d) disposés en parallèle entre une entrée commune connectée à la sortie (21a) dudit amplificateur basse fréquence et au moins quatre sorties dont une, et une seule, est alimentée, sous la commande du circuit de commande de synchronisation (17), en synchro- nisme avec la commande des deux modulateurs, pour alimenter à son tour un, et un seul, parmi au moins quatre intégra- teurs-moyenneurs (22a, 25a; 23a, 25b; 22b, 25c; 23b, 25d), et deux amplificateurs différentiels (26a, 26b) dont les quatre entrées (29a, 29b, 29c, 29d) sont connectées chacune à la sortie d'un des quatre intégrateurs-moyenneurs pour effectuer deux différences, à savoir entre la sortie du premier intégrateur-moyenneur (22a, 25a) et la sortie du deuxième intégrateur-moyenneur (23a, 25b), d'une part, et entre la sortie du troisième intégrateur-moyenneur (22b, c) et la sortie du quatrième intégrateur-moyenneur (23b, d), d'autre part. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit calculateur comprend un amplificateur basse fréquence (21), à gain élevé, dont l'entrée est connectée à la sortie (15a) dudit détecteur microonde, et un convertis- seur analogique/numérique (30) dont l'entrée est connectée à la sortie dudit amplificateur basse fréquence et dont la sortie est connectée à l'entrée d'un ensemble de traitement (31, 32). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte, pour obtenir deux niveaux de bruits différents, un générateur (33) de courant régulé, un amplificateur différentiel (40) qui re- çoit sur une entrée (40a) la sortie du générateur de cou- rant régulé et sur une autre entrée (40b) l'une ou l'autre de deux valeurs de courant (I1,I2) suivant la tension d'en- trée (E1;E2) appliquée, une diode à avalanche (36) connec- tée entre la sortie (40c) dudit amplificateur différentiel et la sortie du générateur de courant régulé et un atténua- teur microonde (13a) recevant le courant de sortie de la diode à avalanche pour débiter sur sa sortie (11c) l'un ou l'autre de deux signaux correspondant à l'un ou l'autre des deux niveaux de bruit suivant la valeur du courant appliqué à l'autre entrée (40b) de l'amplificateur différentiel. 8. Dispositif selon l'une quelcnque des revendica- tions 4 à 7, caractérisé en ce que le capteur microonde est constituée par une antenne filaire réalisée à partir d'un cable coaxial (54) dont on a dénudé une portion (54a) dont la longueur (L), qui dépend de la fréquence du courant de chauffage et de la composition du catéther (55) qui l'entoure, n'est pas en relation avec la longueur d'onde dans la région (Z). 9. Procédé d'hyperthermie et de mesure des tempé- ratures par radiométrie microonde mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, de préférence avec le dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la commande de la puissance de chauffage est effectuée par modulation de la durée de. chauffage à la puissance maximale, le rapport entre la durée de chauffage et la durée de mesure radio- métrique déterminant la puissance moyenne injectée pour le chauffage, et cette durée de mesure servant pour la mesure radiométrique.