Brevet FR3099586A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : Système ultrasonore pour détecter un flux d'un fluide dans un milieu Domaine technique [0001] L'invention concerne généralement l'échographie. Plus spécifiquement elle est relative à des systèmes ultrasonores, par exemple pour l'investigation ultrasonore médicale. L'invention est notamment relative à des systèmes ultrasonores pour détecter un flux d'un fluide dans un milieu, par exemple pour permettre d'estimer automatiquement la direction du flux sanguin. Technique antérieure [0002] De manière connue dans l'état de la technique, un système ultrasonore peut servir pour déterminer l'angle Doppler lors d'une mesure de vélocité sanguine (ou d'un autre liquide). L'angle Doppler est l'angle entre l'axe du faisceau ultrasonore et le vecteur vitesse du sang qui s'écoule. La méthode Doppler consiste à mesurer une fréquence moyenne fDoppler à partir d'une pluralité de tirs tirés à cadence constante PRF (Pulse Repetition Frequency), et à utiliser la formule Doppler pour en déduire la vitesse Vz projetée sur l'axe du faisceau Vz = c0 fDoppler / f0 / 2 où c0 = vitesse du son et f0 = fréquence centrale de l'onde acoustique transmise. De plus, on peut calculer la vitesse absolue Va = Vz / cos(angle Doppler). Cependant, dans la méthode Doppler classique, l'échelle du spectre Doppler se détermine en une seule région (c'est-à-dire le volume d'échantillonnage) et donc dans un seul faisceau. [0003] Dans ce cas, l'utilisateur doit identifier et sélectionner manuellement ce volume d'échantillonnage dans l'image échographique, afin d'appliquer la méthode Doppler. Par conséquent, l'angle doit être positionné à la main par l'utilisateur en mode Doppler pulsé (DP), ce qui ne permet pas d'estimation automatique de la direction du flux sanguin. Par exemple l'utilisateur détermine visuellement la direction du vaisseau par l'inspection de l'image échographique en niveaux de gris, puis indique via l'interface utilisateur la direction de l'écoulement estimée. [0004] Par exemple, US 6,618,493 B 1 propose de générer (comme le permet une insoni- fication onde plane) K images de speckle («tavelure») à partir d'une taille de paquet (« packet size») de N avec 1 1) (cq. 5) [0104] vark = 1 - I k I, (cq. 6) [0105] où la prise dc moyenne 0 k s'étant sur la zone homogène Lk. [0106] Dans cc contexte, un exemple est illustré dans les figures 3 à 6. WFIQ [0107] Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement respectivement un exemple d'un bloc déterminé dans un vaisseau à un temps t, et le calcul du déplacement local du bloc à un temps t+1/PRF. Notamment, la figure 3 illustre une image de l'amplitude d'une image Doppler d'un vaisseau incliné à un instant tl . Le rectangle blanc figure une fenêtre Fl (c'est-à-dire un bloc, par exemple déterminé par l'algorithme de bloc-matching) de taille choisie. La figure 4 illustre l'image de l'amplitude d'une image Doppler d'un vaisseau incliné à par exemple un instant t2 = tl + 5.7 ms (ou une autre valeur prédéfinic). Le rectangle blanc figure la fenêtre F2(dz,dx) qui maximise r intcrcorrclation spatiale entre FI et une fenêtre décalée. Le déplacement évalué au centre de Fl correspond au vecteur blanc. [0108] La figure 5 illustre schématiquement le calcul de la vitesse locale résultant du dé- placement local du bloc de la figure 4, c'est-à-dire, la fonction d'intercorrélation entre les deux fenêtres illustrées les figures 3 et 4. Notamment, la figure 5 illustre l'image de r intercorrelation spatiale (et ses lignes de niveau) entre Fl et F2(dz,dx). Elle est maximisée en par exemple dx = 3.4 mm et dz = 0.3 mm pour un indice de par exemple 0.97. C'est l'estimateur du vecteur déplacement entre tl et t2 au centre de Fl. [0109] La figure 6 illustre schématiquement un exemple d'un calcul de vitesses et d'angles locaux. Notamment, la figure 6 illustre une image des vecteurs de vitesse calculée sur une grille de pixels d'un vaisseau incliné. 11 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] REVENDICATIONSSystème ultrasonore (1) pour détecter un flux d'un fluide dans un milieu, comprenant : - une sonde (3) configurée pour l'insonification ultrasonore du milieu et réception d'un signal des échos, - un dispositif de contrôle (2) configuré pour : construire une suite d'images IQ(z,x,t) basées sur le signal reçu des échos, filtrer les images IQ(z,x,t) par un filtre passe-haut temporel, et déterminer un déplacement local du flux entre deux images successives en maximisant la similarité entre des blocs extraits des deux images. Système de détection selon la revendication 1, dans lequel les blocs comprennent au moins un premier bloc de référence dans la première des deux images et au moins un deuxième bloc de comparaison ayant la même taille dans la deuxième des deux images, et dans lequel la similarité est maximisée en optimisant la position du deuxième bloc. Système de détection selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de contrôle (2) est configuré pour : calculer un angle moyen et/ou une vitesse moyenne du fluide basé sur le déplacement local déterminé, l'angle étant défini par rapport à un axe de référence de la sonde. - - [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le filtre passe-haut comprend un filtre à réponse impulsionnelle infinie passe-haut, ou un filtre matriciel de projection orthogonale sur un sous-espace prédéfini. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination du déplacement local du flux comprend l'étape de calculer en chaque pixel l'angle du déplacement local. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de contrôle (2) est configuré pour détecter un ou plusieurs canaux dans le milieu comportant le fluide en segmentant des 12 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] zones homogènes dans les images, et où le dispositif de contrôle est configuré pour calculer un angle moyen et/ou une vitesse moyenne du fluide pour chacun des canaux. Système selon la revendication 6, dans lequel la segmentation est basée sur une règle prédéfinic de décision portant sur l'amplitude et/ou la fréquence moyenne des signaux, qui construisent la suite d'images filtrés passe-haut. Système selon l'une quelconque dès revendications précédentes, dans lequel la détermination du déplacement local du flux comprend l'utilisation d'un algorithme de block-rnatching en localisant des blocs similaires entre deux images successives. Système selon la revendication précédente, dans lequel l'algorithme de block-matching est configuré pour maximiser l'inter-corrélation spatiale entre deux fenêtres de deux images filtrées successives. Système selon l'une des revendications précédentes 8 ou 9, dans lequel l'algorithme de block-matching utilise une fonction croissante de l'enveloppe des signaux Doppler filtrés entre deux images successives pour déterminer un déplacement local en un ensemble de pixels. Système selon l'une quelconque dès revendications 8 à 10, dans lequel l'algorithme de block-matching est configuré pour utiliser l'enveloppe des signaux Doppler filtrés entre deux images successives pour déterminer un déplacement vectoriel local en un ensemble de pixels. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes 8 à 11, dans lequel l'algorithme de block-matching comprend au moins un des algorithmes suivants : moyennage temporel et spatial pour estimer la fonction 2D d'inter corrélation spatiale puis la maximiser, et minimisation de la fonction somme des valeurs absolues des différences. [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de contrôle est configuré pour calculer la variance circulaire de l'angle du flux basé sur le déplacement local déterminé sur un ensemble de pixels. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel l'ensemble de pixels est un ensemble de pixels dans un canal. Système de détection selon l'une quelconque des revendications pré- 13 [Revendication 16] cédentes, dans lequel la sonde (3) est configurée pour : une insonification ultra-rapide avec une cadence d'au moins 500 tirs par seconde, et/ou une insonification à différents angles, et/ou une insonification avec une succession de tirs d'ondes planes ultrasonores d'angles variables ou d'ondes cylindriques ultrasonores de sources variables, et/ou le dispositif de contrôle est configure pour construire une suite d'images démodulées en bande de base pour une cadence de répétition de tirs de au moins 500Hz. Procédé ultrasonore pour détecter un flux d'un fluide dans un milieu, comprenant les étapes : d'insonification ultrasonore du milieu et réception d'un signal des échos, construction d'une suite d'images basées sur le signal reçu des échos, filtrage des images par un filtre passe-haut temporel, et détermination d'un déplacement local du flux entre deux images successives en maximisant la similarité entre des blocs extraits des deux images.