Brevet FR3124597A1 — publié le 20221230

Procédé et dispositif d'imagerie ultrasonore à adressage ligne-colonne La présente description concerne un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'une matrice de transducteurs ultrasonores connectés en lignes et en colonnes, le procédé comprenant : - réaliser N tirs (TX) successifs d'une même onde ultrasonore en direction du corps, où N est un entier supérieur ou égal à 2 ; - après chaque tir, mettre en oeuvre une phase de réception (RX), d'une onde ultrasonore retour, réfléchie par le corps, dans lequel, lors de chacune des phase de réception (RX), une grandeur électrique variable représentative de l'onde reçue est lue sur chaque électrode de ligne (Ri) du dispositif, et dans lequel, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception (RX), on modifie le signe de la contribution individuelle (e ij ) d'au moins un transducteur ultrasonore élémentaire de la matrice. Figure pour l'abrégé : Fig. 7 Procédé et dispositif d'imagerie ultrasonore à adressage ligne-colonne La présente description concerne le domaine de l'imagerie ultrasonore, et vise plus particulièrement un dispositif comportant une matrice de transducteurs ultrasonores à adressage ligne-colonne, et un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un tel dispositif. Un dispositif d'imagerie ultrasonore comprend classiquement une pluralité de transducteurs ultrasonores, et un circuit électronique de commande connecté aux transducteurs. En fonctionnement, l'ensemble des transducteurs est disposé face à un corps dont on souhaite acquérir une image. Le circuit électronique de commande est configuré pour appliquer des signaux électriques d'excitation aux transducteurs, de façon à provoquer l'émission d'ondes ultrasonores par les transducteurs, en direction du corps ou objet à analyser. Les ondes ultrasonores émises par les transducteurs sont réfléchies par le corps à analyser (par sa structure interne et/ou superficielle), puis reviennent vers les transducteurs qui les convertissent à nouveau en signaux électriques. Ces signaux électriques de réponse sont lus par le circuit électronique de commande, et peuvent être mémorisés et analysés pour en déduire des informations sur le corps étudié. Les transducteurs ultrasonores peuvent être disposés en barrette dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images bidimensionnelles, ou en matrice dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles. Dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images bidimensionnelles, l'image acquise est représentative d'une coupe du corps étudié dans un plan défini par l'axe d'alignement des transducteurs de la barrette d'une part, et par la direction d'émission des transducteurs d'autre part. Dans le cas d'un dispositif d'acquisition d'images tridimensionnelles, l'image acquise est représentative d'un volume défini par les deux directions d'alignement des transducteurs de la matrice et par la direction d'émission des transducteurs. Parmi les dispositifs d'acquisition d'images tridimensionnelles, on peut distinguer les dispositifs dits entièrement peuplés ("fully populated" en langue anglaise), dans lesquels chaque transducteur de la matrice est adressable individuellement, et les dispositifs dits à adressage ligne-colonne ou RCA (de l'anglais "Row-Column Addressing"), dans lesquels les transducteurs de la matrice sont adressables par ligne et par colonne. Les dispositifs entièrement peuplés offrent une plus grande flexibilité dans la mise en forme des faisceaux ultrasonores en émission et en réception. L'électronique de commande de la matrice est toutefois complexe, le nombre de canaux d'émission/réception requis étant égal à M*N dans le cas d'une matrice de M lignes par N colonnes. De plus, le rapport signal sur bruit est généralement relativement faible dans la mesure où chaque transducteur présente une faible surface d'exposition aux ondes ultrasonores. Les dispositifs de type RCA utilisent des algorithmes de mise en forme des faisceaux ultrasonores différents. Les possibilités de mise en forme des faisceaux peuvent être réduites par rapport aux dispositifs entièrement peuplés. Toutefois, l'électronique de commande de la matrice est considérablement simplifiée, le nombre de canaux d'émission/réception requis étant réduit à M+N dans le cas d'une matrice de M lignes par N colonnes. De plus, le rapport signal sur bruit est amélioré du fait de l'interconnexion des transducteurs en ligne ou en colonne lors des phases d'émission et de réception. On s'intéresse ici plus particulièrement aux dispositifs et procédés d'acquisition d'images tridimensionnelles à adressage ligne-colonne (RCA). Il serait souhaitable d'améliorer au moins en partie certains aspects des dispositifs et procédés d'acquisition d'images ultrasonores tridimensionnelles à adressage ligne-colonne. Pour cela, un mode de réalisation prévoit un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne, le dispositif comprenant une matrice de transducteurs ultrasonores élémentaires connectés en lignes et en colonnes par respectivement des électrodes de ligne et des électrodes de colonne, le procédé comprenant : - réaliser N tirs successifs d'une même onde ultrasonore en direction dudit corps, où N est un entier supérieur ou égal à 2 ; et - après chaque tir, mettre en oeuvre une phase de réception, au moyen dudit dispositif, d'une onde ultrasonore retour, réfléchie par ledit corps, dans lequel, lors de chacune des phases de réception, une grandeur électrique variable représentative de l'onde reçue est lue sur chaque électrode de ligne du dispositif, et dans lequel, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception, on modifie le signe de la contribution individuelle d'au moins un transducteur ultrasonore élémentaire de la matrice. Selon un mode de réalisation, lors de chacune des N phases de réception, chaque électrode de colonne de la matrice est maintenue à une tension de polarisation continue, et, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception, on modifie le signe de la tension de polarisation continue appliquée sur au moins l'une des électrodes de colonne du dispositif. Selon un mode de réalisation, les signes des tensions de polarisation appliquées respectivement sur les électrodes de colonne du dispositif lors des N phases de réception sont codés par les vecteurs d'une matrice orthogonale, par exemple une matrice de Hadamard. Selon un mode de réalisation, les N tirs successifs sont réalisés au moyen dudit dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne, et, lors de chacun des N tirs, chaque électrode de colonne de la matrice est maintenue à une tension de polarisation continue, et une tension d'excitation alternative superposée à la tension de polarisation continue est appliquée sur ladite électrode de colonne, et, lors de chaque tir, les signes des tensions de polarisation continues appliquées respectivement sur les électrodes de colonne de la matrice sont les mêmes que les signes des tensions de polarisation continues appliquées respectivement sur les électrodes de colonne lors de la phase de réception subséquente. Selon un mode de réalisation, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception, on inverse, au moyen d'un système de commutateurs, la connexion électrique d'au moins un transducteur élémentaire entre les électrodes de ligne et de colonne, de façon à modifier le signe de la contribution individuelle dudit au moins un transducteur ultrasonore élémentaire de la matrice. Selon un mode de réalisation, les transducteurs ultrasonores sont des transducteurs CMUT ou PMUT. Selon un mode de réalisation, la matrice comprend N lignes et N colonnes de transducteurs ultrasonores élémentaires. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de calcul, au moyen d'un dispositif électronique de traitement, par des combinaisons linéaires des grandeurs électriques variables lues sur les électrodes de ligne du dispositif lors des N phases de réception, d'une contribution individuelle de chacun des transducteurs élémentaires de la matrice. Selon un mode de réalisation, la grandeur électrique variable lue sur chaque électrode de ligne du dispositif est une tension. Un autre mode de réalisation prévoit un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne, le dispositif comprenant une matrice de transducteurs ultrasonores élémentaires connectés en lignes et en colonnes par respectivement des électrodes de ligne et des électrodes de colonne, et un circuit de commande configuré pour mettre en oeuvre un procédé tel que défini ci-dessus. Selon un mode de réalisation, les transducteurs ultrasonores sont des transducteurs CMUT ou PMUT. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la est une vue de dessus illustrant de façon schématique et partielle un exemple d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne ; la comprend une vue en coupe selon un plan A-A de la , et une vue en coupe selon un plan B-B de la , illustrant plus en détail un exemple de réalisation du dispositif de la ; la est un schéma électrique équivalent d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne de dimensions 2x2 fonctionnant en réception ; la est un schéma électrique équivalent d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne de dimensions NxN fonctionnant en réception ; la illustre schématiquement, sous forme de diagrammes, le comportement d'un exemple d'un transducteur ultrasonore en émission ; la illustre schématiquement, sous forme de diagrammes, le comportement d'un exemple d'un transducteur ultrasonore en réception ; la illustre schématiquement une étape d'émission TX et une étape de réception RX d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne de dimensions NxN ; la illustre schématiquement des étapes d'un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne de dimensions 2x2 ; et la illustre schématiquement des étapes d'un procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne de dimensions 4x4. Procédé d'acquisition d'une image d'un corps au moyen d'un dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne (100), le dispositif (100) comprenant une matrice de transducteurs ultrasonores élémentaires (101) connectés en lignes et en colonnes par respectivement des électrodes de ligne (R i ) et des électrodes de colonne (C j ), le procédé comprenant : - réaliser N tirs (TX1, ...TXN) successifs d'une même onde ultrasonore en direction dudit corps, où N est un entier supérieur ou égal à 2 ; - après chaque tir, mettre en oeuvre une phase de réception (RX1, ...RXN), au moyen dudit dispositif, d'une onde ultrasonore retour, réfléchie par ledit corps, dans lequel, lors de chacune des phase de réception (RX1, ...RXN), une grandeur électrique variable représentative de l'onde reçue est lue sur chaque électrode de ligne (R i ) du dispositif, et dans lequel, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception (RX1, ...RXN), on modifie le signe de la contribution individuelle (e ij ) d'au moins un transducteur ultrasonore élémentaire (101) de la matrice. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lors de chacune des N phases de réception (RX1, ...RXN), chaque électrode de colonne (C j ) de la matrice est maintenue à une tension de polarisation continue (V bias , -V bias ), et dans lequel, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception (RX1, ...RXN), on modifie le signe de la tension de polarisation continue (V bias , -V bias ) appliquée sur au moins l'une des électrodes de colonne (C j ) du dispositif. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les signes des tensions de polarisation (V bias , -V bias ) appliquées respectivement sur les électrodes de colonne (C j ) du dispositif lors des N phases de réception (RX1, ...RXN) sont codés par les vecteurs d'une matrice orthogonale, par exemple une matrice de Hadamard. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les N tirs (TX1, ... TXN) successifs sont réalisés au moyen dudit dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne (100), et dans lequel, lors de chacun des N tirs (TX1, ... TXN), chaque électrode de colonne (C j ) de la matrice est maintenue à une tension de polarisation continue (V bias , -V bias ), et une tension d'excitation alternative (V exc ) superposée à la tension de polarisation continue est appliquée sur ladite électrode de colonne (C j ), et dans lequel, lors de chaque tir, les signes des tensions de polarisation continues appliquées respectivement sur les électrodes de colonne (C j ) de la matrice sont les mêmes que les signes des tensions de polarisation continues appliquées respectivement sur les électrodes de colonne (C j ) lors de la phase de réception subséquente. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, entre deux phases de réception quelconques parmi les N phases de réception (RX1, ...RXN), on inverse, au moyen d'un système de commutateurs, la connexion électrique d'au moins un transducteur élémentaire (101) entre les électrodes de ligne (R i ) et de colonne (C j ), de façon à modifier le signe de la contribution individuelle (e ij ) dudit au moins un transducteur ultrasonore élémentaire (101) de la matrice. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les transducteurs ultrasonores (101) sont des transducteurs CMUT ou PMUT. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, dans lequel ladite matrice comprend N lignes et N colonnes de transducteurs ultrasonores élémentaires (101). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une étape de calcul, au moyen d'un dispositif électronique de traitement, par des combinaisons linéaires des grandeurs électriques variables (V Ri ) lues sur les électrodes de ligne (R i ) du dispositif lors des N phases de réception (RX1, ...RXN), d'une contribution individuelle (e ij ) de chacun des transducteurs élémentaires (101) de la matrice. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la grandeur électrique variable (V Ri ) lue sur chaque électrode de ligne (R i ) du dispositif est une tension. Dispositif d'imagerie ultrasonore matriciel à adressage ligne-colonne (100), le dispositif (100) comprenant une matrice de transducteurs ultrasonores élémentaires (101) connectés en lignes et en colonnes par respectivement des électrodes de ligne (R i ) et des électrodes de colonne (C j ), et un circuit de commande configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les transducteurs ultrasonores (101) sont des transducteurs CMUT ou PMUT.