PRINCIPE DE L’ECHOGRAPHIE

1 Bases physiques Dr A . AIT HAMI PRINCIPE DE L echographie HISTORIQUE -Pi zo- lectricit : 1880 fr res Pierre et Jacques Curie Ph nom ne fondamental de transduction lectromagn tique pour la production et la d tection des ultrasons Naufrage du Titanic 1912:id e de l application des ultrasons pour la d tection des obstacles 1 reguerre mondiale : mise en pratique des m thodes d echo-location 1916 LANGEVIN 1ertransducteurs ultrasonorre quartz pour la d tection sous marine DUSSIK 1930 psychiatre autrichien : 1i re utilisation diagnostique des ultrasons , d tection des tumeurs c r brales Apres 2i meguerre mondiale au Japon :technique de d bitm tre utilisant l effet Doppler 1952 aux tats unis HOWRY Denver , WILD et REID (Minneapolis ) pionniers de l imagerie chographiques Fin des ann es 60 chographes de 1i reg n ration ( lenteurs de l obtention de l image , flou cin tique , deux niveaux de luminosit s affich es silhouette des organes ) Ann es 70 chographes balayage m canique , rapide.

2 Obtention en temps r el des tissus en mouvements Apparition des convertisseurs d images : images en chelles de gris Technique de v locim trie par effet doppler; tudes de l coulement des flux sanguins Les ann es 1980 : sondes barrettes : focalisation du faisceau ultrasonore plusieurs profondeurs M moires num riques : optimisation des chelles de gris Haute fr quence , sonde miniature , endocaviaire( endorectale , endovaginale , trans sophagienne, et m me endovasculaire ) Produit de contraste , imagerie harmonique , imagerie 3D .. PRINCIPE PHYSIQUE Les ultrasons : nature d une onde sonore : vibration m canique , se propage dans les liquides et les solides Frequencedes vibration trop lev e inaudible par l oreille humaine Fr quence: nbrede cycle de vibration /seconde 1 MEGA HERTZ= I MILLION de vibrations par seconde Fr quences utilis es en imagerie ultrassonorem dicale varie entre 2 et 15 MHZ Fr quence lev e possible peau (20 MHZ) endovasulaire(20 30 MHZ) et corn e et segment ant rieur de l il 50 MHZ Ultrason.

3 Onde de pression qui se propage en provoquant des variations de pression et des vibrations de la mati re A la mani re d une vague dans un tang lorsqu'on y jette un caillou Vitesse de propagation de l onde C en m/s d pend de la densit P et de l lasticit E du milieu C = / elle est caract ristique du milieu de propagation. La longueur d onde: tendue spatiale d un cycle de vibration Analogie avec la distance qui s pare deux cr tes ou deux creux de vagues Fr quence et longueur d onde sont reli es par la relation = c/f la R solution spatiale (RS) permet de d terminer la dimension du plus petit d tail observable C est la capacit de discerner deux structures proches Cette r solution spatiale, d pend directement de la taille du voxel.

4 Le voxel( repr sentation 3D du pixel )est ce cube form par un pixel La RS augmente quant la taille du pixel diminue R S = Elle augmente avec la fr quence , 5 Mhz et 75 m 20 Mhz REFLEXION REFRACTION Lorsqu une onde ultrasonore passe d un milieu un autre une partie de l nergie incidente est r fl chie l interface qui s pare deux milieux , le faisceau r fl chi par l interface repart avec un angle identique l angle d incidence Le faisceau transmis dans le second milieu garde sa direction initiale si l incidence est perpendiculaire l interface , dans les autres cas le faisceau est d vi = c est la r fraction La transmission de l intensit ultrasonore l interface de deux milieux d pend de la diff rence des imp dances acoustiques des deux milieux Imp dance Z = densit (p) x vitesse de propagation (c)

5 Plus la diff rence d imp dance entre deux milieux est lev e plus la refelxionest intense La r flexion aux interfaces contribue la formation de l image chographique en en r v lant les contours anatomiques des organes La r flexion est faible une interface tissus mous-tissus mous , l energieest en grande partie transmises aux structures plus profondes En revanche la rupture d imp dance tissus mous air entraine une reflexiontotale Les ultrasons ne p n trent pas les structures remplies d air ( poumons ,tube digestif) Les os sont galement fortement att nuants LA DIFFUSION C est la r mission dans toutes les directions de l espace d une fraction de l nergie ultrasonore par des cibles dont les dimensions sont petites devant la longueur d onde L image des fronti re et contours des structures anatomiques est li e la r flexion aux interface l echostructuredes organes est due au chos diffus s par les multiples h t rog n it s diffusantes de petites taille ( capillaires , tissus conjonctifs ilots cellulaires.)

6 ATTENUATION Att nuation de l n rgieau cours de la propagation dans les tissus ( par r flexion , r fraction ou diffusion ) ou par absorption de l energiesous forme de chaleur ( l vation de temp rature des tissus ) EFFET DOPPLER S observe lorsqu'un metteur et un r cepteur sont en mouvement l un par rapport l autre Se traduit par un changement de fr quence de de l onde re ue par rapport la fr quence d mission Cet effet permet d tudier le flux sanguin en mesurant le d calage en fr quence des chos diffus s par les globules rouges en mouvements dans la circulation Ce d calage en fr quence est appel fr quence doppler , proportionnel la vitesse de d placement des globules rouges Donn par la relation suivante.

7 V et C sont respectivement la vitesse des globules rouges et la vitesse de propagation des ultrasons angle que fait le faisceau avec la direction de l ecoulementsanguin La fr quence de l onde re ue est plus grande que la fr quence de l onde incidente lorsque les globules rouges se rapprochent de la source ultrasonore , elle est plus petite si les globules rouges s en loignent La fr quence doppler varie en fx de l angle Si cos = 0 pour = 90 aucun effet doppler La fr quence doppler appartient au spectres des fr quences audibles Il est possible d apprecierles vitesses d ecoulementdu sang par simple audition du signal doppler IMAGE CHOGRAPHIQUE Transducteur.

8 Se trouve au c ur de la sonde chographique un mat riau pi zo lectrique Un mat riau est dit pi zo lectrique lorsqu'apparaissent des charges lectriques sur ses faces en r ponse une pression m canique Effet pi zo lectrique inverse caract rise les m me mat riaux qui se d forment sous l effet d un champ lectrique La d formation sous pression entraine un d placement en sens oppos de ions positifs et n gatifs et l apparition de charges lectriques PRINCIPE DE FORMATION DE L IMAGE Emission d une impulsion ultrasonore par une sonde chographique en r ponse une impulsion lectrique Impulsion transmise aux tissus biologiques , se propage de proche en proche Echos engendr s par r flexion ou diffusion en direction de la sonde ( en mode r cepteur ) D tection de l echospar la sonde ( r versibilit de l effet pi zo lectrique) , Production d un signal lectrique dont l amplitude est proportionnelle l amplitude de l echo Le signal vid o est obtenu par la d tection de l enveloppe du signal radiofr quence d livr par le capteur ultrasonore MODES D AFFICHAGE DU SIGNAL Mode A mode echographiqueA.

9 Amplitude Repr sente l amplitude du signal en ordonn es en fonction du temps post en abscisses et indique la profondeur z laquelle se trouve les structures r fl chissantes ou diffusantes L amplitude de l cho traduit la fois la r flectivit des cibles et l att nuation des tissus Mode A n est plus utilis ( mesure des distance en ophtalmologie et dermato MODE M (MOUVEVEMENT) Mode d examen unidirectionnel permettant l analyse du mouvement tissulaire Fait d filer sur un moniteur vid o les signaux chographiques successifs correspondant une m me direction de tir L amplitude du signal est cod e en niveau de gris Utilis en cardiologie pour l analyse des mouvements de valves cardiaques MODE B Mode B (brillance).)

10 Le plus couramment utilis en pratique m dicale L amplitude de l cho va moduler le niveau de gris d un moniteur vid o Repr sentation dans un plan de coupe ( chotomographie) Effectuer un grand nbrede tir ultrasonore en d calant l axe de tir chaque fois Processus d acquisition de l image rapide : 20 30 images /seconde raison de 100 200 lignes par images MODE 3D Le faisceau balaie un plan : cho bidimentionnelle, structures visualis es sont celles se trouvant dans le plan de coupe du faisceau Si balayage d un volume : cho tridimensionnelle ( logiciel de reconstruction pour obtention d image 3D ) PRISE EN MAIN DE L APPAREIL S lectionner la sonde de fr quence adapt e l examen Gel de contact ente la peau et la sonde assure la bonne transmission des ultrasons Donn es chographiques d tect es sous forme num rique sont stock es dans une m moire avant d tre affich es en chelle de gris Possibilit de r gler la courbe de gains en fonction de la profondeur : TCG : time gain compensation , compense l effet de l att nuation ARTEFACTS Art fac