Brevet FR2773460A1 — publié le 19990716

SONDE D'ECHOGRAPHIE ET ACCESSOIRES. La présente invention à pour objet une sonde pour notamment l'exploration échographique utilisable principalement en dermatologie, pourvue d'un monotransducteur électroacoustique animé d'un mouvement de va et vient dans un milieu de couplage acoustique. Les sondes mécaniques pour exploration échographique, comprennent généralement un corps tubulaire pouvant être saisi à la main. comportant une chambre dans laquelle est installé un transducteur électroacoustique. A ce corps tubulaire, dans le prolongement de la chambre, est associe un nez de sonde pourvu d'une fenêtre de passage des ondes acoustiques émises par le transducteur. Enfin un milieu de couplage tel un liquide homogène est placé dans la chambre. Ce liquide constitue le milieu de propagation vers la fenêtre du nez de sonde des ondes ultrasonores émises par le transducteur électroacoustique. La fenêtre du nez de sonde se présente généralement sous la forme d'une paroi plus ou moins fine impennéable au liquide de couplage mtuais perméable, selon des degrés divers. à l'onde acoustique. Dans d'autres appareils. notamment ceux spécifiquement conçus pour une exploration de la peau et plus généralement pour une exploration à faible profondeur. la fenêtre du nez de sonde se présente sous la fonne d'une ouverture. La raison de cette disposition réside pour l'essenticl dans le fait que l'exploration à faible profondeur exige une onde ultrasonore d'une fréquence élevée et que cette onde est très facilement atténuée par la paroi de la fenêtre, Cependant il faut savoir que la plupart des pathologies se situent sur le visage dans des zones qui peuvent être anguleuses comme le nez et le lobe des oreilles. Pour cette raison, l'utilisation d'une sonde à fenêtre acoustique ouverte peut poser de nombreux problèmes comme celui de maintenir constante la quantité de liquide de couplage acoustique dans la sonde. L'utilisation d'une paroi par exemple sous forme de membrane pour la constitution de la fenêtre acoustique. (solution, préférée des praticiens) se heurte au problème de l'atténuation de l'onde et des échos dc répétitions entre la fenêtre et le capteur acoustique. Ces échos de répétition sont souvent à l'origine d'artefacts. masquant l'informnnation utile et rendant impossible l'interprétation des images. Ce problème peut être résolu si le faisceau acoustique est oblique par rapport à la fenêtre comme l'enseigne l'art antérieur. Dans ce cas. l'écho de réflexion n'est plus renvoyé vers le capteur acoustique et l'artefact n'apparait plus sur l'image formée. En corollaire. les utilisateurs éprouvent quelques difficultés pour positionner de manière précise la sonde par rapport à la région à explorer. Il est important que le signal en sortie de sonde soit directement ex\ploitable. En raison du mouvement pendulaire du monotransducteur. le signal de sortie doit être traité par un systéme de changement de format. Un tel sxstème présente l'inconvénient de ralentir la cadence d'affichage et de réduire la largeur de la fenêtre d'entrée. Enfin. en raison de leurs fréquences élevées. les signaux de retour sont facilement dégradés par les différentes zones traversées et notamment par le milieu de couplage. À. 3 La'présente invention a pour objet de résoudre les problèmes sus évoqués en mettant en oeuvre un nouveau type de sonde pour exploration échographique apte à délivrer un signal de sortie immédiatement exploitable pour former directement une image rectangulaire. Un autre but de la présente invention est de proposer une sonde acoustique dont la fenêtre du nez de sonde est constituée par une paroi et dont le faisceau acoustique est normal à cette fenêtre pour un positionnement aisé sans que puissent apparaître des artefacts dans l'image formée. Un autre but de la présente invention est de proposer une sonde pour laquelle est diminuée I'atténuation du signal de retour dans le milieu de couplage. A cet effet la sonde pour exploration échographique à faible profondeur. comportant un corps tubulaire dans lequel est aménagée une chambre principale recevant un ensemble d'émission et de réception d'une onde ultrasonore constitue d'un monotransducieur acoustique. installé sur une monture entraînée selon un mouvement de va et vient dans la chambre principale par une transmission de mouvement solidaire d'un moteur d'entraînement monté dans une chambre secondaire aménagée dans le corps tubulaire et séparée de la précédente par un élément de cloisonnement. la chambre principale étant obturée de manière étanche par un nez de sonde comportant une fenêtre acoustique réalisée en un élément plein. imperméable au liquide de couplage acoustique introduit dans la chambre principale et perméable à l'onde acoustique émise par le transducteur en direction de la région anatomique à explorer et à l'onde de retour réfléchie par la région anatomique en direction du monotransducteur acoustique. se caractérise essentiellement en ce que le mouvement de va et vient de l'ensemble d'émission et de réception de l'onde acoustique est un mouvement de translation parallèle à la fenêtre acoustique du nez de sonde, le faisceau ultrasonique demeurant normal à la fenêtre du nez de sonde. De par cette disposition. le signal en sortie de sonde est directement exploitable si bien qu'aucun moyen de changement de format n'est requis pour la formation d'une image rectangulaire qui pourra alors être affichée selon une cadence élevée. Selon une autre caractérinstique de l'invention. la distance entre l'ensemble d'émission réception de l'onde acoustique et la fenêtre acoustique est égale ou supérieure à: Pmax.cl/c2 oul: - Pmax est la profondeur maximale d'exploration - c I est la vitesse de l'onde acoustique dans le milieu de couplage. - c2 est la vitesse de l'onde acoustique dans la région anatomique à explorer. Cette disposition particulièrement avantageuse de l'invention écartc tout risque d'artefact dans l'image formée et est garante d'une bonne distinction de la structure du denie et de l'épideémie. Selon une autre caractéristique de l'invention, le milieu de couplage est essentiellement de l'eau. Cette disposition écarte le risque d'une trop grande atténuation du signal. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation en se référant aux dessins annexés len lcsquels - la figure I est une vue en coupe longitudinale dc la sonde selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne brisée AA de la figure 1. - la figure 3 est une demie Xvue partielle en coupe d'un support pour sonde. - la figure 4 est une demie vue partielle en coupe d'un autre type de support pour sonde. Telle que représentée, la sonde selon l'invention, pour par exemple. exploration échographique à faible profondeur. comporte un corps tubulaire I rigide comportant une extrémnité distale et une extrémité proximale prolongée par un nez de sonde 2 sous forme de corps concave, déterminant avec un élément de cloisonnement 3 disposé dans le corps tubulaire I à distance de l'extrémité proximale. une chambre i principale 4 étanche dans laquelle est introduit un liquide de couplage acoustique, par exemple de l'eau, et dans laquelle est disposé un ensemble d'émission et de réception 5 d'une onde acoustique d'une fréquence qui peut être égale à dix MHz, douze MHz, quinze MlHz, ingt Mhz, et plus. Il va de soi que ces valeurs ne sont données qu'à titre purement indicatif et que la valeur de la fréquence utilisée pourra être inférieure à dix MNHz, ou bien se situer entre les valeurs précédemment évoquces. Cet ensemble d'émission et de réception est monté en fixation sur une monture 6 elle même montée en coulissement sur deux guides rectilignes de guidage 7 montes dans la chambre principale 4. Cette monture 6 est entrainée dans la chambre principale selon un mouvement alternatif de translation rectiligne dans une direction perpendiculaire à la direction du faisceau acoustique émis par l'ensemble d'émission et dc réception 5 en direction d'une fenêtre acoustique X aménagée dans le nez de sonde et se développant de manière perpendiculaire à la direction du faisceau acoustique. Cette fenêtre acoustique 8 est avantageusement constituée par une paroi de très faible épaisseur, pouvant être constituée par une membrane souple thermoformable. apposée sur le nez de sonde et venant obturer totalement une lumière rectangulaire pratiquée dans la paroi du nez de sonde. perpendiculairement à la direction du faisceau acoustique. Par la membrane souple, le nez. de sonde est applique contre la région anatomique à excplorer Cc nez de sonde pourra être fixé de manière amovible au corps tubulaire. L'ensemble d'émission et de réception est constitué par exemple par un monotransducteur électroacoustique du type piézo-électrique, comportant une tête émettrice réceptrice d'ondes ultrasonores. La tête se situe à une distance de quelques millimètres de la fenêtre acoustique. La monture 6 est mobilisée selon le mouvement de translation alternative par une transmission dc mouvement solidaire de l'arbre de sortie rotatif d'un moteur électrique 9 installé dans une chambre secondaire 10 aménagée dans le corps tubulaire 1. en arrière de l'élément de cloisonnement. Dans la forme préférée de réalisation, la monture 6 est constituée par un bloc parallélépipédique. d'une matière synthétique à faible pouvoir d'absorption de l'eau. Avantageusement. la monture 6 est réalisée en polvéthylène. celte matière présentant de bonnes propriétés de résistance mécanique. tout en étant de faible densité. Le faible poids de la monture 6 permet de limiter les effets de balourd, La monture présente un taraudage traversant. axial dans lequel est introduit en vissage le fût fileté d'un support tubulaire recevant en fixation le monotransductcur électroacoustique, Dans la forme préférée de réalisation, la monture évolue en translation alternative dans un évidement traversant creusé dans un support I 1 solidaire de l'élément de cloisonnement 3, Ce support 11 est fixé par plusieurs vis a l'élément de cloisonnement 3. Selon la forme préférée de réalisation. l'évidement traversant est délimité par deux rives du support. parallèles. opposées et les guides 7. parallèles entre eux, et à la fenêtre acoustique 8. sont montés dans des gorges en Vé creusées dans les rives parallèles. Ces guides sont en débordement. par rapport à leur gorge. de façon à pouvoir recevoir en coulissement. la monture 6,. Cette dernière comporte également deux rainures en Vé par lesquelles elle est engagée en coulissement sur les guides 7. - Les guides 7, réalisés en une matière susceptible de résister à la corrosion dc l'eau. sont de forme c'lindrique. De préférence. ces guides 7 sont en acier inoxydable. Selon la forme préférée de réalisation. la transmission de mouvement entre la monture 6 et l'arbre de sortie rotatif du moteur 9 est constituée par un maneton 12 porté de manière excentrée par un plateau 13 solidaire d'un arbre d'entraînement 14 accouplé par tout moyen connu à l'arbre de sortie rotatif du moteur 9. Cette transmission comporte également une glissière 15. sous forme de rainure de section droite en U. formée dans la monture 6 perpendiculairement aux guides 7. Le minaneton 12, de forme cvylindnque. est engagé en coulissement, avec très peu de jeu. dans la glissicre 15. On conçoit donc, quc par rotation de l'ensemble, constitué par l'arbre 14, le plateau 13 et le maneton 12. est obtenu le déplacement alternatif de la monture 6. Selon la forme préférée de réalisation, la fréquence de ce mouvement rectiligne alternatif est de 10Hz. Pour éviter tout effet de balourd, dû à la présence du maneton 12. est formé dans le plateau 13. par cnlèvement de matière, un mcplat d'équilibrage. Dans la formc préférée de réalisation, l'élément de cloisonnement 3 cst constituc d'un fourreau tubulaire cylindrique doté à distance de ses deux extrémités, d'unc cloison Iransversale médiane 16. Cette cloison se développe perpendiculaircment à l'axe longitudinal de l'élément de cloisonnement 3. Le diamètre externe du fourreau tubulaire cylindrique est très légèrement inférieur au diamètre interne du corps tubulairc dc façon que le dit fourreau puisse s'ajuster de manière glissantc dans ledit element de cloisonnement 3. Au moins un joint d'étanchéite annulaire 3a est interposé entre le fourreau tubulaire et le corps tubulaire. Dans la cloison 16 cst pratiqué un alésage médian. traversant. dans lequel est monté un palier étanche 17 dc guidage en rotation dc l'arbre d'cntraînement 14. Cc palicr étanche est avantageusement constitué par un roulement à billes étanche. Le palier ctanche 17. en combinaison avec la cloison transversale 16 de l'élément dc cloisonnement 3 et lejoint d'étanchéité 3a. assure l'étanchéitc de la chambre principale, ce qui écarte le risque d'écoulement d'eau vers la chambrc secondaire. A distance du palier ctanche 16. I'arbre d'entraînement est monté en rotation dans un alesage cylindrique de guidage. traversant. pratiquc dans une bague 18 installée dans le percçage traversant d'une paroi de couvercle 19 montée en fixation contre la partie arricre de l'élément de cloisonnement 3. Avantageusement, dans le but de synchroniser la position de l'ensemble d'émission et de réception avec les tirs. cst prcévu un détectcur de position angulairc 20 accouple à l'arbre d'entrainement 14. Ce detecteur 20 est apte à délivrer, sous forme d'une impulsion électrique. un signal reprcsentatif d'une valeur angulaire particulicre et correspondant à une position précise. predéfinie. dc l'cnsemble d'émission et de réception des ondes acoustiques. A partir de ce signal sera déclenchc lec tir, c'est à dire l'émission d'un train d'onde ultrasonore. De préférence, ce détecteur 20 est installé dans l'élément dc cloisonnement 3 entre la paroi du couvercle 19 et la paroi médiane. A titre d'exemple purement indicatif le détecteur de position angulaire est du type à effet HALL et comprend une bague avec aimant(s) fixée en rotation et translation sur l'arbre 14 et un support portant le détecteur proprement dit, fixé contre la paroi médiane. La sonde telle que décrite peut être aussi être utilisée pour reconstitution d'images en trois dimensions. Dans ce but, à la sonde selon l'invention, peut être associe un support de guidage assurant son guidage soit selon un mouvement de translation selon une direction perpcndiculaire à la direction du mouvement alternatif du monoiransducteur, soit selon un mouvement de pivotement selon un axe parallèle à la direction du mouvement du monotransducteur. On a représenté en figure 3. un support de guidage selon une première forme de réalisation. Ce support de guidage présente un cadre 21 évide formant bâti, par lequel il est apposé sur la région anatomique à observer. Selon deux côtés opposés, le cadre comporte deux glissières rectilignes 22, parallèles. avec lesquelles coopèrent en guidage deux coulisseaux de guidage 23 pourvu chacun, perpendiculairement à la direction de guidage que définit la glissière, d'un pion de calage 24. de section droite polygonale. Les pions de calage se développent l'un vers l'autre, parallèlement au plan que définit le cadre. Avec chacun des pions de calage coopère en emboîtement de formnne une fourche 25 solidaire du nez de sonde 2 et destinée à venir contre une surface plane 26 formant un décrochement, cette surface plane étant parallèle au plan que définit le cadre. En regard de la surface plane. la fourche présente un méplat par lequel elle est amenée à glisser sur cette surface les deux fourches 25 que présente le nez de sonde 2 se développent selon une direction parallèle à la direction du mouvement du monotransducteur. Par ailleurs, chaque méplat est contenu dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde ultrasonore. En réalisant un appui plan sur plan avec le décrochement correspondant. le méplat assure le maintien de la sonde dans une direction déterminée selon laquelle la direction dc propagation de l'onde ultrasonore est normale au plan que définit le cadre. Selon cette position l'axe longitudinal de la sonde est normal au plan du cadre A l'un des coulisseaux 23 est associé un capteur linéaire de position 27 délivrant sous fonne de signal électrique. une information représentatif c de la position dc la sonde le long des glissières. Avec le support tel que décrit. la sonde est déplacée manuellement en translation. le long des glissières du cadre support. On pourra prévoir également un support dote de moyens moteurs assurant la motorisation du déplacement de la sonde. Ces moyens moteurs pourront être constitués par exemple par au moins une transmission de mouvement constituée par deux poulies sur lesquelles s'enroulent une même courroie dont le brin supérieur est fixe à l'un des coulisseaux. L'une des poulies sera calée sur l'arbre de sortie d'un moteur électriquc d'cntraînement. De préférence seront preévues deux transmissions de mouvement coopérant respectivement avec les deux coulisseaux. Selon une autre forme de réalisation, le support est constitué toujours par un cadre support évidé 28 comportant selon deux côtés opposes deux paliers 29 sous fornme de fourche dans lesquels s'engagent deux tourillons 30 radialement opposés solidaires du nez de sonde 2 et se développant selon une direction commune parallèle à l'axe du mouvement du mnonotransducteur. A l'un des tourillons est accouplé un capteur angulaire 31. Le support., par le cadre, est apposé contre la région anatomique à explorer. La sonde peut basculer autour de l'axe que définit les deux tourillons 30. Il va de soi que la présente invention peut recevoir touts aménagements ct variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du préscnt brevet. REVENDICATIONS. 1/ Sonde d'échographie. comportant un corps tubulaire (1) dans lequel est aménagée une chambre principale (4) recevant un ensemble (5) d'émission et de réception d'une onde ultrasonore constitué d'un monotransducteur acoustique installé sur une monture entrainée selon un mouvement de va ct vient dans la chambre principale (4) par une transmission de mouvement solidaire d'un moteur d'entraînement (9) monté dans une chambre secondaire (10) aménagée dans le corps tubulaire (1) et séparée de la précédente par un élément de cloisonnement (3). la chambre principale (4) étant obturée de manière étanche par un nez de sonde (2) comportant une fenêtre acoustique (8) réalisée en un élément plein imperméable au liquide de couplage acoustique introduit dans la chambre principale (4) et perméable à l'onde acoustique émise par le transducteur en direction de la région anatomique à explorer et à l'onde de retour réfléchie par la région anatomique en direction du monotransducteur, caractérisée en ce que le mouvement de va et vient de l'ensemble d'émission et de réception (5) de l'onde acoustique est un mouvement de translation parallèle à la fenêtre acoustique du nez de sonde. le faisceau ultrasonique demeurant normal à la fenêtre du nez de sonde. 2/ Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance entre l'ensemble (5) d'émission réception de l'onde acoustique et la fenêtre acoustique (8) est cgalc ou supérieure à: Pmax.cl/c2 o: Pmax est la profondeur maximale d'exploration cl est la vitesse de l'onde acoustique dans le milieu de couplage. c2 est la vitesse de l'onde acoustique dans la région anatomique à explorer. 3/ Sonde selon l'une quelconque des revendications I à 3. caractcrisée en cc que Ic milieu de couplage est constitué par de l'eau. 4/ Sonde selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que la monture (6) de l'ensemble (5) d'émission et de réception de l'onde acoustique est montée en coulissement sur deux guides rectilignes (7) parallèles entre cux ct à la fenêtre acoustique (8). / Sonde selon la revendication 4. caractérisée en ce que la transmission de mouvement du mécanisme moteur est constitué par un maneton (12) porté dc manière excciltrcc par un plateau (13) solidaire d'un arbre d'entraîinement (14) accouplé à l'arbre de sortie rotatif de l'organe moteur (9) et par une glissière (15) formée dans la monture (6) perpendiculairement aux guides (7). le mancton (12) étant engagé en coulissement dans la glissière ( 15). 6/ Sonde selon la revendication 5 caractérisée en ce que le plateau est doté d'un méplat d'équilibrage. 7/ Sonde selon l'une quelconque des revendications 4 à 6. caractérisée n ce que la monture (6) est montée dans un évidement traversant creusé dans un support (Il1) solidaire de l'élément de cloisonnement (3) ledit évidement étant délimité notamment par deux rives parallèles. opposées et que les guides (7) sont montés dans deux gorges en Vé creusées dans les deux rives parallèles. la monture (6) comportant également deux gorges en Vé par lesquelles elle est engagée en coulissement sur les deux guides rectilignes (7). 8/ Sonde selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que l'évidement de cloisonnement (3) est constitué d'un fourreau tubulaire doté d'une cloison transversale médiane (17) pourvue d'un alésage traversant, central, dans lequel est monte un palier étanche de guidage en rotation de l'arbre de transmission (14). 9/ Sonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'arbre d'entraînement (14) à distance du palier étanche (16) est monté en rotation dans l'alésage de guidage d'une bague (18) installée dans le perçage traversant d'une paroi de couvercle (19) montée en fixation contre la partie arrière de l'élément de cloisonnement (3). / Sonde selon l'une quelconque des revendications 5 à 9. caractérisée par un détecteur (20) de position angulaire accouplé à l'arbre d'entraînement (14). 1I1/ Sonde selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par un support de guidage assurant son guidage soit selon un mouvement de translation selon une direction perpendiculaire à la direction du mouvement alternatif du monotransducteur. soit selon un mouvement de pivotement selon un axe parallèle à la direction du mouvement du monotransducteur.