Brevet FR2862763A1 — publié le 20050527

démodule le signal RF pour donner des paires de données IQ représentant les signaux en échos. Les données de signaux RF ou IQ peuvent ensuite être directement acheminées à une mémoire tampon RF/IQ 114 pour y être temporairement stockées. Une entrée utilisateur 120 peut servir à saisir des données concernant un patient, des paramètres d'exploration, un changement de mode d'exploration, etc. Le système à ultrasons 100 comprend également un processeur 116 de signaux pour traiter les informations ultrasonores acquises (c'est-à-dire des données de signaux RF ou des paires de données IQ;) et pour réaliser des images constituées d'informations ultrasonores à afficher sur un système d'affichage 118. Le processeur 116 de signaux est conçu pour exécuter une ou plusieurs opérations de traitement suivant une pluralité de modalités ultrasonores sélectionnables sur les informations ultrasonores acquises. Les informations ultrasonores acquises peuvent être traitées en temps réel pendant une session d'exploration au fur et à mesure de 1.a réception des signaux en échos. En outre ou selon une autre possibilité, les informations ultrasonores peuvent être temporairement stockées dans la mémoire tampon RF/IQ pendant une session d'exploration et traitées plus lentement qu'en temps réel lors d'une opération simultanée ou différée. Le système à ultrasons 100 peut acquérir en continu des informations ultrasonores à une cadence d'images supérieure à 50 images par seconde, ce qui est approximativement la vitesse de perception de l'oeil humain. Les informations ultrasonores acquises sont affichées sur le système d'affichage 118 à une cadence d'images plus lente. Une mémoire tampon 122 d'images est prévue pour stocker les images traitées constituées par des informations ultrasonores acquises non prévues pour être immédiatement affichées. De préférence, la mémoire tampon 122 d'images a une capacité suffisante pour stocker l'équivalent d'au moins plusieurs secondes d'images composées d'informations ultrasonores. Les images composées d'informations ultrasonores sont stockées de manière à faciliter leur extraction dans l'ordre ou à l'heure de leur acquisition. La mémoire tampon 122 d'images peut être constituée par n'importe quel moyen de stockage de données connu. La Fig. 2 représente un système à ultrasons selon une forme de réalisation de la présente invention. Le système comprend un transducteur 10 connecté à un émetteur 12 et un récepteur 14. Le transducteur 10 émet des impulsions ultrasonores et reçoit des échos renvoyés par des structures à l'intérieur d'une image ou d'un volume ultrasonore exploré 16. La mémoire 20 stocke des données ultrasonores fournies par le récepteur 14, dérivées de l'image ou du volume ultrasonore exploré 16. L'image ou le volume 16 peut être obtenu par diverses techniques (par exemple le balayage 3D, l'imagerie 3D en temps réel, l'exploration de volumes, l'imagerie 2D avec un réseau d'éléments comportant des capteurs de positionnement, une exploration à mains libres à l'aide d'une technique de corrélation de Voxels, des transducteurs en réseaux 2D ou matriciels, etc.). Le transducteur 10 est déplacé, par exemple sur une trajectoire linéaire ou arquée, pendant l'analyse d'une image. Les plans d'exploration 18 sont stockés dans la mémoire 20 puis transmis à un convertisseur 42 de balayage. Dans certaines formes de réalisation, le transducteur 10 peut obtenir des lignes à la place des plans d'exploration 18, et la mémoire 20 peut contenir des lignes obtenues par le transducteur 10 plutôt que les plans d'exploration 18. Le convertisseur de balayage 42 peut stocker des lignes obtenues par le transducteur 10 plutôt que les plans d'exploration 18. Le convertisseur de balayage 42 crée une tranche de données à partir d'un seul plan d'analyse 18. La tranche de données est stockée dans une mémoire 44 de tranche, puis est transmise au processeur vidéo 50 et au moyen d'affichage 67. La Fig. 3 représente une image 150 acquise à l'aide de deux ouvertures à chevauchement. L'image 150 est formée à l'aide d'un premier et d'un deuxième faisceaux d'émission 152 et 154. L'émetteur multiligne 102 déclenche simultanément le premier et le deuxième faisceaux d'émission 152 et 154. Bien que les premier et deuxième faisceaux d'émission 152 et 154 soient représentés comme étant de chaque côté de l'image 150, il doit être entendu que le conformateur de faisceaux 110 peut focaliser et diriger le premier et le deuxième faisceaux d'émission 152 et 154 afin qu'ils soient n'importe où à l'intérieur de l'image 150. Par conséquent. le premier et le deuxième faisceaux d'émission 152 et 154 peuvent avoir des foyers différents ou un foyer commun. Les premier et deuxièmes fàisceaux d'émission 152 et 154 peuvent servir à acquérir, par exemple, un volume en mode B, un flux de couleurs, un doppler ou une combinaison de modes de données. Un transducteur 106 comprend des éléments 104, comme on l'a déjà évoqué. De nombreux types de transducteurs 10 peuvent être utilisés, dont, d'une manière nullement limitative, des transducteurs linéaires, des transducteurs linéaires convexes virtuels, un réseau courbe, un réseau en 2D et des sondes de volumes. Le conformateur de faisceaux 110 divise les éléments 104 en au moins deux ouvertures à chevauchement représentées par des lignes de division 172 et 174. Les ouvertures à chevauchement comportent des éléments contigus 104. Les éléments 104 sont divisés en deux ouvertures, ou en un premier et un deuxième sous-ensembles 156 et 158. Le premier sous-ensemble 156 comporte les éléments 104 qui émettent et reçoivent des lignes pour former le premier faisceau d'émission 152. Le deuxième sous-ensemble 158 comporte les éléments 104 qui émettent et reçoivent des lignes pour former le deuxième faisceau d'émission 154. Chacun des faisceaux d'émission 152 et 154 comporte de multiples lignes d'émission. Pour plus de clarté, des lignes d'émission 160 et 162, émises par un élément 104 depuis l'intérieur des sous-ensembles respectifs 156 et 158 sont illustrées. Les lignes d'émission 160 et 162 sont déclenchées simultanément. Il doit être entendu que chacun des éléments 104 peut émettre une ligne d'émission séparée 160 et 162. Au moins une ligne de réception 164-170 est reçue en ce qui concerne chaque ligne d'émission 160 et 162. Sur la Fig. 3, deux lignes de réception 164-170 sont reçues sur la base de chaque ligne d'émission 160 et 162. De multiples lignes de réception 164-170, comme par exemple quatre par ligne d'émission 160 et 162, peuvent être reçues. Les données de réception provenant de toutes les lignes de réception 164-170 sont en outre traitées pour constituer un seul ensemble de données et affichées sur le moyen d'affichage 67. Les éléments 104 de la Fig. 3 peuvent être divisés en deux ouvertures de mêmes dimensions, ou en un premier et deuxième sous-ensembles 156 et 158 ayant un même nombre d'éléments 104. Cependant, il n'est pas nécessaire que les premier et deuxième sous-ensembles 156 et 158 soient égaux. Le premier ou le deuxième sous-ensemble 156, 158 peut comporter un plus grand nombre d'éléments 104. En outre, comme l'un des premier et deuxième faisceaux d'émission 152 et 154 ou les deux sont dirigés par le conformateur 110 de faisceaux, leurs ouvertures respectives peuvent être réduites. Les ouvertures peuvent être prédéfinies selon le type de transducteur 10, le protocole d'application, etc. Par ailleurs, des signaux en échos reçus par un sous-ensemble d'éléments 104 qui ont été émis par un sous-ensemble différent d'éléments 104 sont filtrés par le générateur 124 de codes. La Fig. 4 représente une image 200 acquise à l'aide d'ouvertures à chevauchement. Le conformateur 110 de faisceaux divise les éléments 104 en au moins deux ouvertures qui ont une partie à chevauchement. Par conséquent, les éléments 104 sont divisés en deux ouvertures, ou en un premier et un deuxième sous- ensembles 202 et 204, représentés par des lignes de division 216 et 218. Comme sur la Fig. 3, les ouvertures à chevauchement comportent des éléments contigus 104. Les premier et deuxième sous-ensembles 202 et 204 ont en commun des éléments 104 qui forment une région commune 206. Comme évoqué précédemment, les éléments 104 peuvent être divisés en plus de deux ouvertures à chevauchement. Un premier et un deuxième faisceaux d'émission 208 et 210 sont déclenchés simultanément, comme évoqué précédemment. Les premier et deuxième faisceaux d'émission 208 et 210 peuvent être émis, par exemple, à l'aide d'un amplificateur symétrique ou d'un amplificateur linéaire. L'amplificateur est situé sur l'émetteur multiligne 102. Si on utilise deux ouvertures à chevauchement ou davantage, un amplificateur linéaire, un amplificateur à cinq niveaux ou un amplificateur à 2N+1 niveaux peut être souhaitable. Un amplificateur à cinq niveaux utilise des sources de + 1- 10 V et +/- 20 V pour produire des niveaux de tension à - 20 V, - 10 V, 0, + 10 V et + 20 V. Un amplificateur à 2N+1 niveaux utilise des amplificateurs en quantité N pour produire de multiples niveaux de tension. L'utilisation de l'amplificateur à cinq niveaux ou de l'amplificateur à 2N+1 niveaux donne une approximation précise d'un amplificateur linéaire sans les aspects négatifs de l'amplificateur linéaire, par exemple le coût. Les éléments 104 situés dans la région commune 206 sont déclenchés deux fois, une fois en ce qui concerne le premier faisceau d'émission 208 et une fois en ce qui concerne le deuxième faisceau d'émission 210. A titre d'exemple, les lignes d'émission 212 et 214 sont déclenchées deux fois, car les éléments 104 produisant les lignes d'émission 212 et 214 sont situés dans la région commune 206. La cadence d'images à l'intérieur de la région commune 206 est donc accrue. Si les lignes d'émission 212 et 214 sont déclenchées N fois, la cadence d'images est accrue d'un facteur N, ce qui améliore la définition dans le temps. La Fig. 5 illustre des exemples de séquences de déclenchement qui peuvent avoir lieu dans la région commune 206. Une première séquence de déclenchement 220 illustre une première impulsion d'émission 222 déclenchée en ce qui concerne le premier faisceau d'émission 208 et une deuxième impulsion d'émission 224 déclenchée en ce qui concerne le deuxième faisceau d'émission 210. Les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 sont toutes deux déclenchées depuis un seul élément 104 à l'intérieur de la région commune 206 et ont chacune une amplitude de un. La première séquence de déclenchement 220 illustre un exemple dans lequel les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 ont un déphasage suffisamment grand pour empêcher le chevauchement des impulsions 222 et 224. Une deuxième séquence de déclenchement 226 est illustrée, les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 ayant dans celle-ci un déphasage de zéro degré l'une par rapport à l'autre. Les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 se chevauchent entièrement et ont une amplitude de deux. Une troisième séquence de déclenchement 228 est illustrée, les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 ayant dans celle-ci un déphasage mutuel de 180 degrés. Les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 s'annulent sensiblement, ce qui donne une impulsion à amplitude zéro. Il doit être entendu que les première à troisième séquences de déclenchement 220, 226 et 228 1 o illustrent des déphasages qui ont un effet maximal sur les première et deuxième impulsions d'émission 222 et 224 et que d'autres déphasages produiront des séquences de déclenchement qui se chevaucheront à des degrés divers. La Fig. 6 représente une image 240 acquise avec un transducteur 106 ayant un réseau à déphasage. Le réseau à déphasage comprend des éléments 104. Tout le réseau d'éléments 104 peut être utilisé pour chaque ouverture. Le conformateur 110 de faisceaux dirige les éléments 104 de façon indépendante pour chaque ouverture, et ainsi l'image 240 comporte un premier et un deuxième faisceaux d'émission 242 et 244 qui émettent simultanément. Un angle de focalisation ou de direction 246 peut être modifié lorsque le conformateur 110 de faisceaux modifie le foyer d'un seul ou des deux faisceaux d'émission 242 et 244. Comme évoqué précédemment, de multiples lignes d'émission 254 sont émises en ce qui concerne le premier faisceau d'émission 242 et de multiples lignes d'émission 256 sont émises en ce qui concerne le deuxième faisceau d'émission 244. Par ailleurs, une ou plusieurs lignes de réception 232238 peuvent être reçues pour chaque ligne d'émission 254 et 256. De plus, les premier et deuxième faisceaux d'émission 242 et 244 peuvent être émis à l'aide de différents modes, comme évoqué précédemment. Par conséquent, plus d'un mode peut être affiché sur le moyen d'affichage 67 en même temps que l'image 240 est acquise en temps réel. L'émetteur multiligne 102 peut utiliser un mode d'émission tel qu'une excitation codée pour émettre les premier et deuxième faisceaux d'émission 242 et 244. Avec l'excitation codée, chacun des premier et deuxième faisceaux d'émission 242 et 244 a son propre code. Le code peut être généré par le générateur 124 de codes. La Fig. 7 illustre un exemple de signaux impulsionnels modulés en fréquences qui peuvent être utilisés avec l'excitation codée. Un premier signal impulsionnel 250 illustré a une fréquence basse à haute, et un deuxième signal impulsionnel 252 illustré a une fréquence haute à basse. Par conséquent, les premier et deuxième signaux impulsionnels 250 et 252 ont respectivement une fréquence qui augmente et diminue de façon linéaire. L'émetteur multiligne 102, utilisant l'amplificateur, par exemple l'un des amplificateurs linéaire, à cinq niveaux et à 2N+1 niveaux, peut combiner les premier et deuxième signaux impulsionnels 250 et 252 sous la forme d'une seule impulsion émise par les lignes d'émission 254-256, en émettant par conséquent simultanément les première et deuxième impulsions d'émission 242 et 244. Selon une autre 1 o possibilité, un décalage dans le temps (décrit plus en détail par la suite) peut être inséré entre l'émission du premier et du deuxième signaux impulsionrels 250 et 252, de façon qu'un élément 104 n'ait pas à émettre simultanément les deux signaux. D'autres types de signaux peuvent également être utilisés, par exemple des codes binaires (par exemple Barker Golay). Si on utilise un amplificateur symétrique, un décalage dans le temps ou un retard peut être mis en oeuvre pour éviter qu'un élément 104 ne soit actif en même temps pour les premier et deuxième faisceaux d'émission 242 et 244. Il est également possible d'utiliser de multiples émetteurs multiligne 102. La Fig. 8 représente un sous-module 260 pour traiter des données d'excitation codées reçues. Le sous-module 260 comporte deux processeurs de convolution 262 et 264, mais il doit être entendu qu'il est possible d'utiliser davantage de processeurs de convolution. Le sous-module 260 peut être en aval du conformateur 110 de faisceaux, comme illustré sur la Fig. 8, ou peut, par exemple, être incorporé dans un circuit CIAS, dans le conformateur 110 de faisceaux. Les éléments 104 émettent simultanément les première et deuxième lignes d'émission 204 et 256. Comme évoqué précédemment, les premier et deuxième faisceaux d'émission 242 et 244 comportent de multiples lignes d'émission. Les éléments 104 reçoivent donc les lignes de réception 232-238. Une seule ligne de réception 238 peut être reçue pour chaque ligne d'émission 254., ou encore de multiples lignes de réception, comme les lignes de réception 232 et 234, peuvent être reçues pour chaque ligne d'émission 254. Par conséquent, si M lignes sont émises, N lignes peuvent être reçues. Par exemple, pour chaque ligne qui est émise, deux lignes ou davantage, par exemple quatre lignes, peuvent être reçues. Par conséquent, si l'émetteur multiligne 102 émet deux lignes, le récepteur multiligne 108 reçoit huit lignes (N * M). Le récepteur multiligne 108 transmet les lignes de réception 232-238 au conformateur 126 de faisceaux. Le sous-module 260 décode ligne par ligne les lignes de réception 232-238. Les signaux en échos reçus par un sousensemble d'éléments 104 qui ont été émis par un sous-ensemble différent d'éléments 104 sont ensuite filtrés par le filtre de décodage 126. Le conformateur 110 de faisceaux transmet les lignes de réception 232-238 au sous-module 260. Les lignes de réception 232-238 sont envoyées aux deux processeurs de convolution 262 et 264, où elles sont traitées en parallèle. Le processeur de convolution 262 utilise la forme du premier signal impulsionnel 250 pour réaliser une convolution des lignes reçues 232-238 et délivre un signal 266 représentant le premier faisceau d'émission 242. Le processeur de convolution 264 utilise la forme du deuxième signal impulsionnel 252 pour réaliser une convolution des lignes reçues 232-238 et délivre un signal 268 représentant le deuxième faisceau d'émission 244. Selon une autre possibilité, les lignes reçues 232-238 peuvent subir une convolution avec des ensembles de coefficients correspondant à la forme du code d'émission applicable. Par conséquent, les coefficients utilisés par le processeur de convolution 262 devraient être inversés par rapport aux coefficients utilisés par le processeur de convolution 264. Les signaux 266 et 268 sont ensuite à nouveau traités et affichés en temps réel sur le moyen d'affichage 67. La Fig. 9 représente une image 270 acquise à l'aide de plusieurs fréquences différentes. Le transducteur 106 comprend un réseau d'éléments 104, comme évoqué précédemment, qui ont été divisés en un premier et un deuxième sous-ensembles 272 et 274 à chevauchement. Le premier sousensemble 272 émet des lignes d'émission 284 à une première fréquence. Le premier faisceau d'émission 276 est focalisé en un premier foyer 280 dans le champ proche. Le deuxième sous-ensemble 274 émet des lignes d'émission 286 à une deuxième fréquence. Le deuxième faisceau d'émission 278 se focalise en un deuxième foyer 282 dans le champ lointain. Dans le présent exemple, la première fréquence est émise à une haute fréquence et la deuxième fréquence est émise à une basse fréquence. Il doit être entendu que de multiples faisceaux d'émission 276 et 278 peuvent être définis d'une manière correspondant à de multiples sous-ensembles 272 et 274, en permettant l'émission de multiples fréquences différentes focalisées à des profondeurs différentes. Comme évoqué précédemment, la profondeur du foyer peut être modifiée en temps réel avec l'entrée utilisateur 120. Il doit être entendu que des modes d'émission multiligne utilisant des ouvertures à chevauchement, avec ou sans codes, peuvent être utilisés pour acquérir de nombreux autres codes d'imagerie à cadences d'images accrues, dont le mode 3D, le mode 4D, la définition dans le temps, le traitement de couleurs, le mode duplex, etc. LISTE DES REPERES Transducteur 12 Emetteur 14 Récepteur 16 Volume 18 Plans d'exploration Mémoire 42 Convertisseur d'analyse 44 Mémoire de tranches Processeur vidéo 67 Moyen d'affichage 100 Système à ultrasons 102 Emetteur multiligne 104 Eléments 106 Transducteur 108 Récepteur multiligne Conformateur de faisceaux 112 Processeur RF 114 Mémoire tampon RF/IQ 116 Processeur de signaux 118 Système d'affichage Entrée utilisateur 122 Mémoire tampon d'images 124 Générateur de codes 126 Filtre de décodage 150 Image 152 Premier faisceau d'émission 154 Deuxième faisceau d'émission 156 Premier sous-ensemble 158 Deuxième sous-ensemble Ligne d'émission 162 Ligne d'émission 164 Ligne de réception 165 Ligne de réception 166 Ligne de réception 167 Ligne de réception 168 Ligne de réception 169 Ligne de réception 170 Ligne de réception 172 Ligne de division 174 Ligne de division 200 Image 202 Premier sous-ensemble 204 Deuxième sous-ensemble 206 Région commune 208 Premier faisceau d'émission 210 Deuxième faisceau d'émission 212 Ligne d'émission 214 Ligne d'émission 216 Ligne de division 218 Ligne de division 220 Première séquence de déclenchement 222 Première impulsion d'émission 224 Deuxième impulsion d'émission 226 Deuxième séquence de déclenchement 228 Troisième séquence de déclenchement 232 Ligne de réception 233 Ligne de réception 234 Ligne de réception 235 Ligne de réception 236 Ligne de réception 237 Ligne de réception 238 Ligne de réception 240 Image 242 Faisceau d'émission 244 Faisceau d'émission 246 Angle de direction 250 Premier signal impulsionnel 252 Deuxième signal impulsionnel 254 Multiples lignes d'émission 256 Multiples lignes d'émission 260 Sous-module 262 Processeur de convolution 5 264 Processeur de convolution 266 Signal 268 Signal 270 Image 272 Sous-ensemble 10 274 Sous-ensemble 276 Premier faisceau d'émission 278 Deuxième faisceau d'émission 280 Premier foyer 282 Deuxième foyer 284 Lignes d'émission 286 Lignes d'émission REVENDICATIONS 1. Procédé pour acquérir des données ultrasonores par émission de plusieurs faisceaux, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : émettre un premier faisceau d'émission (152) à l'aide d'un premier sous- ensemble d'éléments (156) ; et émettre un deuxième faisceau d'émission (152) à l'aide d'un deuxième sous- ensemble d'éléments (158), lesdits premier et deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158) comprenant au moins un élément commun (104), lesdits premier et deuxième faisceaux (152, 154) étant émis simultanément. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à diviser lesdits éléments (104) en lesdits premier et deuxième sous-ensembles (156, 158), lesdits premier et deuxième sous-ensembles (156, 158) comportant des sous-ensembles au moins partiellement différents d'éléments, lesdits premier et deuxième sousensembles d'éléments (156, 158) comportant chacun lesdits éléments (104) contigus. 3. Procédé selon la revendication 1,, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième faisceaux d'émission (152, 154) comportent en outre de multiples lignes d'émission (160, 162), ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à recevoir au moins deux lignes de réception (164-170) pour chacune desdites multiples lignes d'émission (160, 162). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à diviser lesdits éléments (104) en lesdits premier et deuxième sous-ensembles (156, 158), lesdits premier et deuxième sous-ensembles (156, 158) comportant lesdits éléments (104) différents, lesdits premier et deuxième sous-ensembles (156, 158) comportant en outre un nombre différent desdits éléments (104). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à émettre depuis ledit au moins un élément commun (104) aussi bien la première que la deuxième lignes d'émission (160, 162) correspondant respectivement auxdits premier et deuxième faisceaux d'émission (152, 154). 6. Système à ultrasons, caractérisé en ce qu'il comprend: un transducteur (106) comportant un réseau d'éléments (104) ; un conformateur (110) de faisceaux pour diviser ledit réseau d'éléments (104) en au moins un premier et un deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158), lesdits premier et deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158) se chevauchant au moins partiellement; un émetteur (102) pour exciter lesdits premier et deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158) pour émettre simultanément respectivement un premier et un deuxième faisceaux d'émission différents; et un récepteur (108) pour recevoir des lignes de réception représentant lesdits premier et deuxième faisceaux d'émission. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158) comportent chacun des éléments contigus. 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits premier et deuxième sous-ensembles d'éléments (156, 158) comportent chacun des nombres différents desdits éléments. 9. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit émetteur émet depuis au moins un élément commun., commun auxdits premier et deuxième faisceaux d'émission (152, 154), respectivement l'un et l'autre des premier et deuxième faisceaux d'émission. 10. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit émetteur émet des premier et deuxième signaux d'émission codés différents respectivement depuis lesdits premier et deuxième sous-ensembles desdits éléments (156, 158).