Brevet FR2862516A1 — publié le 20050527

Dispositif pour comprimer un tissu à des fins d'imagerie médicale La présente invention concerne un ensemble d'interface de sonde, et plus particulièrement, un ensemble d'interface de sonde souple pour la prise d'images de tissu mammaire au moyen d'une sonde à ultrasons en association avec la mammographie aux rayons X, permettant d'obtenir des images radiographiques et des images ultrasonores mises en correspondance géométriquement. La figure 1 illustre un schéma d'un équipement mammographique conventionnel aux rayons X combiné à un système de balayage aux ultrasons. Celui-ci comprend habituellement une plaque de compression 10 (par exemple une plaque en polycarbonate, comme du Lexan ou un autre matériau adapté) pour comprimer et aplatir le tissu mammaire 12 contre une plaque de détection 18. Afin d'effectuer un balayage aux ultrasons juste après une mammographie aux rayons X, le système comporte en outre une sonde ultrasonore 14, qui peut être positionnée transversalement au sommet de cette plaque pour produire des images ultrasonores de la structure interne du tissu mammaire. Un gel 16 peut être appliqué, comme montré en figure 1. Ce gel comprend typiquement une composition adaptée pour réduire les discordances d'impédance acoustique et de pouvoir réflecteur au niveau de l'interface plaque-sonde. Idéalement, l'action de compression doit donner un contact uniforme du tissu mammaire avec la plaque de compression pour obtenir une propagation des ultrasons appropriée ainsi qu'une meilleure imagerie par rayons X. En pratique, la surface de compression de la plaque de compression peut se déformer lorsqu'elle est exposée à des forces de compression de sein mammographiques typiques. Le fléchissement résultant maximum de la plaque, mesuré à partir d'un plan horizontal, doit typiquement être limité à un intervalle de 1 cm, selon les exigences américaines du MQSA ("Mammography Quality Standard Act", loi sur la norme de qualité de la mammographie). Etant donné que la sonde ultrasonore 14 se déplace au sommet de cette plaque déformée, comme montré en figure 1, le faisceau 2862516 2 ultrasonore se propage à travers un interstice non uniforme et une surface non parallèle. Un interstice variable modifie le trajet des ultrasons entre la sonde et la plaque de compression et donne lieu à une atténuation inégale. Une surface non parallèle peut donner lieu à une réfraction variable du faisceau, puisque le faisceau d'ultrasons peut être formé à partir de plusieurs éléments dans une sonde ultrasonore à réseau linéaire. Chacune des ces conditions peut avoir des effets défavorables sur la qualité des images ultrasonores. Ces conditions peuvent aussi rendre pénible pour un radiologue le travail de corrélation d'une image radiographique avec une image ultrasonore en raison du manque de réglage reproductible constant d'un balayage à l'autre. Une plaque en plastique plus épaisse ou une plaque métallique réduiraient le fléchissement mais elles auraient des effets négatifs sur la qualité des images ultrasonores et radiographiques. Une pièce de compression relativement mince réduirait l'atténuation des ultrasons. Toutefois, une pièce de compression plus mince n'est pas en soi une solution viable puisqu'une pièce plus mince présenterait une déformation excessive, se traduisant par une surface de balayage non plane pour la sonde ultrasonore. Dans une pièce de compression connue, l'utilisation d'une plaque en Kapton de 0,025 mm (1 mil) d'épaisseur donne typiquement des déformations qui dépassent largement 1 cm lorsque la plaque est soumise à des charges de compression maximales de 20 décanewtons (daN). De même, une surface non plane, résultant de l'utilisation d'une membrane mince, n'est pas facilement maniable dans le cadre du balayage à ultrasons automatisé. La reconstruction des images devient également compliquée et nécessite alors des informations de traitement supplémentaires telles que l'orientation de la sonde par rapport à la surface de balayage. De manière générale, la présente invention satisfait les besoins précités en fournissant, dans un de ses aspects, un dispositif servant à comprimer du tissu à balayer pour l'imagerie médicale. Le dispositif comprend une membrane de compression et un dispositif de tension couplé à la membrane pour appliquer une force de traction à la membrane, afin de mettre la membrane dans un état tendu pendant un processus de prise d'images. 2862516 3 Dans un autre de ses aspects, la présente invention satisfait davantage les besoins précités en proposant un équipement d'imagerie médicale comprenant un dispositif servant à comprimer du tissu à balayer pendant un processus de prise d'images. Le dispositif comprend une membrane de compression et un dispositif de tension couplé à la membrane pour appliquer une force de traction à la membrane, afin de mettre la membrane dans un état tendu pendant un processus de prise d'images. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée suivante de l'invention, illustrée par les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 illustre en partie une vue en coupe des composants d'un système d'imagerie du sein automatisé comportant une plaque de compression qui peut fléchir lorsqu'elle est soumise à des forces de compression pendant un balayage du tissu mammaire; la figure 2 est une vue en coupe suivant un plan de coupe représenté par la ligne 2-2 en figure 3 qui traverse verticalement une membrane à palette de compression exemplaire et un appareil de tension faisant partie d'un dispositif de tension pour cette membrane; la figure 3 est une vue en coupe suivant un plan de coupe qui traverse horizontalement la membrane à palette de compression et le dispositif de tension; la figure 4 est une vue en coupe d'un appareil de tension parmi un ensemble de tels appareils qui peuvent constituer le dispositif de tension; les vues en coupe respectives pour ces appareils de tension peuvent être prises suivant des plans de coupe respectifs représentés par les lignes 4-4 de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe prise en un endroit où la palette de compression bute contre la paroi thoracique de la patiente, et prise suivant un plan de coupe représenté par la ligne 5-5 de la figure 3; les figures 6 et 7 illustrent respectivement des diagrammes de corps libre exemplaires de forces de traction pouvant être appliquées à la membrane à palette de compression par des appareils de tension correspondant respectivement aux vues en coupe des figures 2 et 3. 2862516 4 Les inventeurs de la présente invention ont reconnu un moyen innovant pour comprimer du tissu à balayer à des fins d'imagerie médicale, comme au cours d'un balayage de sein par ultrasons automatisé qui peut être combiné à une mammographie aux rayons X. Les aspects de la présente invention permettent d'obtenir des images ultrasonores précises et reproductibles qui réduisent la distorsion et l'atténuation, que l'on peut présenter comme étant une conséquence de l'association du balayage aux ultrasons avec la mammographie aux rayons X. Dans un mode de réalisation exemplaire, on peut utiliser une mince membrane en polymère pour comprimer le tissu mammaire. La minceur de cette membrane (par exemple, moins de 0,5 mm) minimise de façon avantageuse l'atténuation des ultrasons (env. 1 dB). Etant donné que la membrane est virtuellement dépourvue de toute rigidité, un dispositif de tension (dispositif tendeur) 90 est utilisé pour appliquer une force de traction qui tend la membrane et l'empêche de subir un fléchissement excessif. Dans un mode de réalisation exemplaire, ce dispositif de tension permet à la membrane d'appliquer des charges de compression allant jusqu'à environ 30 daN avec des déformations comparables, voire inférieures à celles obtenues en utilisant une palette en plastique rigide conventionnelle, par exemple un fléchissement maximum de 5 mm au centre de la plaque pour une charge de compression de 20 daN. Les forces de traction peuvent être de l'ordre de 1 000 N et sont supportées par une structure de bâti. Cette structure de bâti peut être soit métallique, soit à base de polymère ou d'un matériau composite adapté pour maintenir les charges de tension. Les exigences fonctionnelles de ce bâti sont qu'il doit supporter la charge de tension susmentionnée et qu'il ne doit pas disperser les faisceaux de rayons X, ce qui créerait des artefacts dans les images radiographiques. Les aspects de la présente invention permettent, de manière efficace, d'équilibrer plusieurs objectifs contradictoires pour obtenir une qualité d'image équivalente à celle d'un appareil à ultrasons à main tout en autorisant l'application de charges de compression adaptées à la mammographie aux rayons X. La tension peut être réglée sélectivement par un opérateur afin, par exemple, de soulager le critère de fléchissement dans le but de fournir un contact accru de la membrane avec les régions latérale, médiane ou sous-aréolaire du sein. 2862516 5 Comme montré sur la vue en coupe de la figure 2, une membrane 100 (par exemple une membrane mince en polymère) peut être mise dans un état tendu, représenté par une ligne pointillée 102, en réponse à des forces de traction appliquées au moyen d'un appareil de tension 104 à la membrane 100 afin de comprimer le tissu objet de la prise d'images, par exemple du tissu mammaire 105. Comme expliqué plus en détail ci-dessous, l'appareil de tension 104 peut faire partie d'un dispositif de tension configuré pour appliquer des forces de traction à la membrane le long d'une paire d'axes coplanaires mutuellement orthogonaux, de sorte que cette membrane est maintenue suffisamment tendue le long du plan défini par ces axes. Voir par exemple le jeu d'axes orthogonaux X, Y sur les figures 2 et 3. L'expression "état tendu" utilisée ici se réfère à un état dans lequel la membrane peut appliquer une charge de compression allant d'environ 5 daN à environ 30 daN (et, de préférence, d'environ 10 à environ 20 daN) sans constater de fléchissement maximum de 2 cm (et, de préférence, sans constater de fléchissement maximum allant d'environ 5 mm à environ 10 mm). Un bâti de support 106 supporte la membrane 100 et est conçu pour supporter les forces de traction appliquées. Dans un mode de réalisation exemplaire, la membrane 100 peut être constituée, à titre d'exemple, d'une feuille de polycarbonate de 0,3 mm d'épaisseur, ou d'une autre matière plastique, enroulée autour des côtés du bâti de support. La figure 3 illustre un mode de réalisation exemplaire du bâti de support 106, comprenant une structure rectangulaire avec des côtés de bâti 108, 110, 112 et 114. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la structure exemplaire de la figure 3, puisque d'autres configurations peuvent être adaptées pour une application donnée, par exemple triangulaire, quadrilatérale, ovale, etc. De même, les personnes du métier comprendront que toute une variété de matériaux peuvent être utilisés pour la membrane 100, pourvu que ces matériaux soient suffisamment transparents aux rayons X, transparents aux ultrasons et adaptés acoustiquement aux composants du trajet du faisceau d'ultrasons, et suffisamment transparents à des fins de positionnement du sein. Dans un mode de réalisation exemplaire, une extrémité de la membrane 100 peut être enroulée autour du côté 108 du bâti, qui peut être 2862516 6 positionné parallèlement à la paroi thoracique de la patiente, empêchant ainsi le glissement dû à la tension. Sur les trois autres côtés du bâti, comme les côtés 110, 112 et 114 de la figure 3, la membrane est mise dans un état tendu par un appareil de tension 104 parmi plusieurs qui peuvent constituer collectivement le dispositif de tension. La figure 2 montre plus en détail un exemple d'un de ces appareils de tension du dispositif de tension de membrane positionné pour appliquer des forces de traction à la membrane selon l'axe Y. Une plaque de tension 116 est mobile pour venir buter contre la membrane 100, en la plaquant par le vissage d'une vis de réglage 118, ce qui permet de régler au départ la tension de la membrane, puis de compenser ultérieurement le fluage de la membrane qui pourrait se développer. Les personnes du métier reconnaîtront maintenant qu'il peut y avoir d'autres moyens structurels qui peuvent fonctionner de manière aussi efficace pour appliquer une tension à la membrane 100 à la place d'une plaque de tension déplacée par une vis de réglage. Par exemple, il est envisagé qu'une vessie gonflable puisse réagir à un fluide sous pression, par exemple de l'air, de sorte que lorsque la vessie est complètement gonflée, elle vienne buter contre la membrane 100 pour la tendre. Un fluide sous pression est un exemple d'une commande hydraulique ou pneumatique pour actionner l'appareil de tension. Un autre exemple serait un appareil à tirer ou à pousser pour appliquer la force de traction à la membrane au lieu d'un appareil poussant la membrane. Une plaque de serrage respective 120 peut être fixée sur un côté correspondant du bâti (par exemple sur chacun des côtés 110, 112 et 114) au moyen d'un boulon 122 ou de tout autre moyen de fixation adapté. Chaque ensemble plaque de serrage 120 et boulon 122 peut être agencé pour tenir une extrémité respective de la membrane. On peut éventuellement utiliser un adhésif entre les extrémités de la membrane et le bâti pour empêcher le glissement. Comme on peut mieux le voir en figure 2, le côté paroi thoracique 108 du bâti peut être arrondi dans la partie inférieure qui appuie sur le sein et peut être éventuellement associé à un matériau d'interface doux 124 (par exemple un gel) sous lui pour réduire l'inconfort de la patiente. Chacun des appareils de tension positionnés sur les différents côtés du bâti (comme représenté par la vue en coupe montrée sur la figure 4, et prise suivant les plans de coupe représentés par les lignes 4-4 de la figure 3) peut être réglé pour appliquer une force de traction différente afin, par exemple, de permettre à la membrane de fléchir différemment d'un bord à l'autre du bâti entier pour assurer un meilleur contact avec les tissus mammaires dans les régions arrondies. La figure 5 est une vue en coupe prise suivant un plan de coupe représenté par la ligne 5-5 de la figure 3 et est fournie pour aider le lecteur à mieux visualiser le positionnement relatif des différents composants d'une membrane à palette de compression et d'un dispositif de tension mettant en oeuvre les aspects de la présente invention. La figure 6 montre un diagramme de corps libre exemplaire de forces de traction pouvant être appliquées à la membrane à palette de compression 100 par un appareil de tension générique 104 positionné sur le côté 112 du bâti, comme montré en figure 2. Un appareil de tension générique est n'importe quel appareil parmi les divers appareils et/ou techniques de tension exemplaires décrit(e)s plus haut pour appliquer une force de traction à la membrane. La figure 7 montre un diagramme de corps libre exemplaire de forces de traction pouvant être appliquées à la membrane à palette de compression par des appareils de tension correspondant aux vues en coupe respectives représentées en figure 3. Par exemple, les noeuds référencés T114 et Tllo représentent des appareils de tension génériques positionnés sur les côtés opposés 114 et 110 pour appliquer des forces de traction suivant l'axe X. Le noeud référencé T112 représente l'appareil de tension positionné sur le côté 112 pour appliquer des forces de traction suivant l'axe Y. Alors que les modes de réalisation préférés de la présente invention ont été montrés et décrits ici, il est évident que ces modes de réalisation sont fournis à titre d'exemple uniquement. De nombreuses variations, modifications et substitutions apparaîtront aux personnes du métier sans s'éloigner de la présente invention. C'est ainsi que selon une autre caractéristique de l'invention, selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un moyen servant à régler indépendamment l'amplitude de la force de traction suivant chacun desdits axes orthogonaux, permettant ainsi de compenser la variation de taille et/ou de forme du tissu à comprimer. NOMENCLATURE Numéro 102 104 105 106 108, 110, 112, 114 116 118 120 122 124 Nom plaque de compression tissu mammaire sonde ultrasonore dispositif de tension membrane ligne pointillée appareil de tension tissu mammaire bâti côtés du bâti plaque de tension vis de réglage plaque de serrage boulon matériau d'interface doux 9 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour comprimer un tissu à balayer à des fins d'imagerie médicale, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend: une membrane de compression (100) ; et un dispositif de tension (90) couplé à ladite membrane pour appliquer une force de traction à ladite membrane, afin de mettre ladite membrane dans un état tendu au cours d'un processus de prise d'images. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bâti (106) configuré pour supporter au moins une extrémité de ladite membrane de compression. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bâti supporte en outre ledit dispositif de tension. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de tension comprend au moins un appareil de tension (104) situé sur un côté du bâti, et configuré pour appliquer une force de traction suivant un axe perpendiculaire audit côté du bâti. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit appareil de tension comprend une plaque de tension mobile (116) qui réagit à une commande mécanique pour appliquer la force de traction. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit appareil de tension comprend une vessie gonflable réagissant, pour appliquer la force de traction, à une commande parmi une commande hydraulique et une commande pneumatique. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite membrane de compression a une épaisseur ne dépassant pas 0,5 mm. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tissu est du tissu mammaire et en ce que ledit processus de prise d'images est choisi dans le groupe comprenant la mammographie par ultrasons et la mammographie aux rayons X. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de tension comprend un moyen servant à appliquer une force de traction respective à ladite membrane de compression suivant une paire 2862516 10 d'axes mutuellement orthogonaux qui définissent un plan au moins sur une partie de ladite membrane de compression. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen servant à appliquer la force de traction suivant lesdits axes orthogonaux comprend un moyen servant à régler indépendamment l'amplitude de la force de traction suivant chacun desdits axes orthogonaux, permettant ainsi de compenser la variation de taille et/ou de forme du tissu à comprimer.