�L’ULTRA SONOGRAPHIE�(ÉCHOGRAPHIE)

1

L'échographie est une technique exigeante sur le plan intellectuel�

• L'échographie est une technique exigeante sur le plan intellectuel
• La réalisation de l'interprétation rationnelle des informations issues d'un examen échographique nécessite de maîtriser un ensemble de connaissances biologiques (anatomie, physiologie, pathologie) et biophysiques (physique des ultrasons, formation de l'image, genèse des artefacts...).
•  

​

2

ETHEMOLOGIE

• Le mot « échographie » provient de deux racines grecques :
• écho (un écho) et grapho (écrire)Donc: Ecrire l’écho

3

historique

• Date- Découvreur- Fait
• 1822 Colladon Propagation des sons dans l’eau
• 1840 Doppler Effet Doppler
• 1877 Rayleigh Publication de “Theory of sound”
• 1880 Frères Curie Effet piézoélectrique
• 1915 Langevin Propagation des ultrasons
• 1950’s Wild, Leskell puis Donald Echographie diagnostic
• 1987 Utilisation du Doppler couleur
• 1990’s Echographie 3Dm

4

Que ce que l’écho ?

5

L'écho est un phénomène acoustique de réflexion du son.�

6

L’ECHO

7

Autres, qui utilisent les ultrasons…�

8

Les premières études sur les ultrasons n'étaient pas appliquées à la médecine, mais visaient à permettre la détection des sous-marins à l'occasion de la Première Guerre mondiale.

L'échographie est une technique d'imagerie employant des ultrasons.�

9

Les Ultrasons

• Classification selon la fréquence
• Infra-sons : f < 20 Hz
• Sons audibles : 20 Hz < f < 20 KHz
• Ultrasons : 20 KHz < f < 500 MHz
• Hyper-sons : f > 500 MHz

10

11

L’ impédance est la résistance d’un milieu

à la pénétration d’une onde US. Elle traduit son aptitude

à reprendre sa forme originale après déformation.

Z = impédance acoustique,

• = compressibilité du milieu,

ρ = masse volumique.

Elle s’exprime en kg/m2/s.

L’ impédance conditionne la célérité de l’onde US.

C = Z / ρ

I-Nature physique des Ultrasons

13

Ondes acoustiques:

-Ondes élastiques ≠ électromagnétiques

-Phénomènes mecanique

-Vibrations materielles

-Equation de propagation:

ULTRASONS (US)

• ONDE ACOUSTIQUE
• Mécanique

= Variation de PRESSION dans un MILIEU

• HAUTE FREQUENCE (> 20 000 Hz)

2-Propriétés physiques des ultrasons�

​

• Les propriétés d’une onde sont caractérisées par différents paramètres : l’amplitude, l’intensité, la fréquence et la longueur.

​

15

2.1 L’amplitude de l’onde

• L’amplitude de l’onde est proportionnelle à l’intensité du courant appliqué aux cristaux. L’amplitude de la vibration d’une particule va déterminer sa vitesse maximale (Vo) et donc l’énergie stockée par la particule (E) définie par l’équation 
• E=M Vo /2
• avec M, la masse de la particule

16

2.2 L’intensité de l’onde

• L’intensité de l’onde correspond au débit d’énergie qui est défini par l’équation 
• L’intensité acoustique est la quantité totale d’énergie

traversant l’unité de surface par unité de temps.

• I = ExC.
• avec E, la densité énergétique de l’onde et C, sa vitesse de propagation.
• L’intensité acoustique s’exprime en Watt par cm² (W/cm²).

​

17

2.3 la fréquence

​

​

• La fréquence est définie comme le nombre de vibrations de la source émettrice (cristaux) par unité de temps.
• La fréquence est le nombre d’oscillations par seconde.
• Elle s’exprime en Hertz.
• 1 Hz = 1 cycle/s

​

​

18

2.4 LA LONGUEUR D’ONDE λ

• . Elle correspond à la distance parcourue par l’onde au cours d’un cycle de vibration. La fréquence et la longueur d’onde sont reliées par l’équation suivante :

λ =C/f

avec C, la célérité ou vitesse de l’onde, f, la fréquence de l’onde.

19

3. Interactions des ultrasons avec les milieux biologiques : la genèse des échos�

-ABSORPTION

-REFLEXION

-REFRACTION

-DIFFUSION

20

3.interactions avec la matière

• 3.1 Absorption:

un phénomène d'absorption de l'énergie par les tissus traversés qui transforme l'énergie acoustique en énergie calorique

21

3 Interactions avec la matière

• 3.2 la réflexion:
• La réflexion est à la base de la formation de l’image échographique.
•  chaque fois qu'un son rencontre une interface, INTERFACE (→ CONTOURS ORGANES)
• une partie de l'énergie incidente est transmise (elle traverse l'interface) tandis que l'autre partie est réfléchie. Les directions de la transmission et de la réflexion seront fonction de l'angle d'incidence de l'onde sonore.

22

3.interactions avec la matière

• 3.3  la réfraction:
• La réfraction correspond à une déviation de l’onde ultrasonore lorsqu’elle traverse un tissu ayant des propriétés acoustiques différentes.

Si l'incidence n'est pas perpendiculaire à l'interface, l'onde transmise subit une déviation, c'est:la réfraction.

23

3. interactions avec la matière

• 3.4 La diffusion:

La diffusion est un renvoi de l'onde incidente dans toutes les directions de l'espace.

24

Principe de fonctionnement de la sonde

L’effet piézoélectrique

L'effet piézoélectrique a été découvert en 1880 par Pierre et Jacques Curie.

​

Certains matériaux, comme les cristaux de quartz, ont la propriété de se charger lorsqu'ils sont comprimés et, inversement, de se déformer (comprimer) lorsqu'ils sont chargés.

​

Les transducteurs contenus dans les sondes d'échographie sont généralement des céramiques de Plomb Zirconate de Titane (PZT).

Principe de fonctionnement de la sonde

L’effet piézoélectrique

En appliquant un courant alternatif sur un cristal piézoélectrique, le cristal se

comprime et se décomprime alternativement et émet un son dont la fréquence

dépend des caractéristiques du cristal. Le même élément est utilisé pour

transformer en courant électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde

après avoir été réfléchis.

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

4.emission des ultrasons

• L'élément de base de l'échographie est une céramique piézoélectrique (PZT), situé dans la sonde, qui, soumis à des impulsions électriques, vibre générant des ultrasons.
• Les échos sont captés par cette même céramique, qui joue alors le rôle de récepteur.

​

27

• Elle conditionne la qualité de l’image
• C’est a la fois un émetteur et un récepteur
• Elle transforme l’impulsion électrique en onde Us et inversement

28

4.1 Points clefs de la sonde

4.2 Principe de fonctionnement de la sonde

• En appliquant un courant alternatif sur un cristal piézoélectrique, le cristal se comprime et se décomprime alternativement et émet un son dont la fréquence dépend des caractéristiques du cristal. Le même élément est utilisé pour transformer en courant électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde après avoir été réfléchis.

​

29

Principe de fonctionnement de la sonde

L’effet piézoélectrique

En appliquant un courant alternatif sur un cristal piézoélectrique, le cristal se

comprime et se décomprime alternativement et émet un son dont la fréquence

dépend des caractéristiques du cristal. Le même élément est utilisé pour

transformer en courant électrique les ultrasons qui reviennent vers la sonde

après avoir été réfléchis.

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

Principe de fonctionnement de la sonde

L’effet piézoélectrique

La sonde n'émet donc pas des ultrasons en continu, mais en salves. Pendant

le reste de temps, la sonde est "à l'écoute" pour capter les ultrasons.

La durée des salves est très courte, de l'ordre de quelques microsecondes,

et correspond à l'émission de 3 cycles environ en moyenne. La durée de la

période d'attente est plus longue, de l'ordre de la milliseconde. La fréquence

de répétition du cycle est donc de l'ordre du kHz, ce qui donne l'impression

d'une imagerie en temps réel.

​

5. formation de l’image

Les échos provenant des différentes lignes du balayage qui composent le plan de coupe parviennent à la sonde et subissent une succession d'opérations pour fournir une image en échelle de gris représentative des interfaces et de la diffusion. L'image se forme en temps réel.

​

​

32

5.2 Réception des ultrasons

L'électronique de l'échographe se charge d'amplifier et de traiter ces signaux afin de les convertir en signal vidéo. L'image se fait en niveaux de gris selon l'intensité de l'écho en retour.

​

33

5.3 Comment apparaissent les différents tissus de 'organisme ? �

• Les liquides simples sont traversés par les sons. Ils ne se signalent donc pas par des échos. Ils seront noirs sur l'écran
• Les liquides avec particules, le sang, le mucus, renvoient de petits échos. Ils apparaissent en gris.

​

34

5.3 Comment apparaissent les différents tissus de l 'organisme ? � suite �

• Les structures solides, (os par ex), renvoient mieux les échos. On les verra en blanc
• Les tissus mous renvoient plus ou moins les échos : le placenta est plus blanc que l'utérus, qui est plus blanc que les ovaires.
• Le gaz et l’air, sont comme l'os, très blanc.

35

VOCABULAIRE

• ECHOSTRUCTURE

= structure interne organe en échographie

• ECHOGENICITE

= codage sur échelle de gris / réflexion

- hyperéchogène (blanc)

- isoéchogène (gris)

- hypoéchogène (noir)

- anéchogène (noir +++)

37

Coupe axiale de l’utérus

6 .L'échographe

38

L'échographe est l’appareil qui utilise l’échographie, une technique d'imagerie médicale permettant de visualiser tous les tissus mous (non osseux) du corps humain.

6.1 Composition de l’échographe

La majorité des échographes actuels sont composés :

• - de sondes, également appelées barrettes échographiques
• - d’un système de visualisation (un moniteur).
• - d’une console de commande, permettant l’introduction des données du patient et les différents réglages tels que la fréquence des ultrasons émis.
• - d’un système informatique, qui convertit les signaux ultrasonores reçus par la sonde utilisée en signaux analogiques ou numériques.
• - d’un système d’enregistrement des données
• -une imprimante.

​

​

39

À quoi sert le gel qu'applique le médecin ? �

​

• Il y a une couche d’air entre la sonde et la peau. Le signal est atténué entre l'émission et la réception des ultrasons par la sonde. C'est pour remédier à ce problème que le médecin applique un gel, dont les propriétés acoustiques sont proches de celle de la peau, pour limiter cette atténuation.

​

40

� 6.2 La barrette échographique: la sonde

41

. Généralement elles sont au nombre de trois

6.3 La fréquence des ultrasons

• La fréquence des ultrasons peut être modulée : augmenter la fréquence permet d'avoir un signal plus précis (et donc une image plus fine) En pratique l'échographiste a, à sa disposition, plusieurs sondes avec des fréquences différentes :

​

42

43

6.4 le choix de la sonde

• On choisit donc la sonde en fonction de l’examen que l’on pratique, c’est-à-dire en fonction de la profondeur à franchir, de la forme de l’organe et de la résolution nécessaire. Aussi on fait attention au type de sonde en fonction de la pathologie a étudié, celle-ci étant une discipline médicale qui a pour objet l’étude des maladies et des effets qu’elles provoquent.

44

6.5 les types de sondes

6.5.1LA SONDE LINEAIRE

La première est la sonde linéaire appelée aussi « barrette droite » car une sonde est composée de barrettes électroniques. Dans celle-ci, les ultrasons sont tous de la même direction car les barrettes sont alignées de façon linéaire ce qui diffuse une image rectangulaire. Elle permet une image en haute résolution étant donné la haute fréquence à laquelle elle est utilisée (de 10 à 15 MHz) et est surtout utilisée pour l’exploration de petits organes.

​

45

6.5.2 la sonde courbe

• La deuxième est la sonde courbe ou convexe appelée aussi « barrette courbe ». Contrairement à la sonde linéaire elle est utilisée à basse fréquence (3-8 MHz) et elle a un grand champ de vision pour une faible surface de contact. On obtient une image en forme de cône.

​

46

6.5.3 la sonde micro convexe

• La troisième est la sonde micro convexe, elle est moins utilisées que les deux précédentes. D’aspect elle ressemble à la sonde convexe mais en beaucoup moins large. Elle sert donc à aller dans les zones plus réduites car elle à une surface de contact plus petite.

47

6.5.4 Les sondes endocavitaires

• Il existe aussi des échographies faites par voies internes. Pour celles-ci on utilise des sondes endocavitaires ou encore des sondes miniaturisées.

​

48

7 Avantages et inconvénients de l’échographie

Avantages :

• Elle est indolore et sans danger pour le patient. sans contre-indication
• ni hospitalisation, ni anesthésie. Elle peut être répétée sans problème.
• L'échographie est une technique peu coûteuse et mobile
• le résultat est immédiat. L’imagerie est en temps réel.

​

49

7- Avantages et inconvénients de l’échographie

Inconvénients

• L'image manque parfois de netteté, jusqu'à être inexploitable.  
• la qualité des images dépend de la position de la sonde, et la compétence de l'examinateur.
• En cas de doute, l'examen doit être refait en totalité car la position de la sonde varie d’un examen à l’autre, ce qui rend complexe toute réinterprétation.

​

50

Domaines d’application : �

Exploration des tissus mous (reins, foie, glandes, muscles, tendons, etc.…)

• Gynécologie – obstétrique (fœtus,…)
• Cardiologie et vasculaire (cœur, vaisseaux,…)

​

51

Domaines d’application : �

• L’échographie permet d’étudier de nombreux organes de l’abdomen, du petit bassin, du cou (thyroïde, foie, rate, pancréas, reins, vessie) ainsi que les vaisseaux sanguins, les ligaments et le cœur. �Elle permet plus précisément de rechercher des anomalies (telles que des tumeurs, des kystes et des malformations) et de guider des prélèvements (ponctions). ��Pendant une grossesse, plusieurs échographies sont réalisées afin de vérifier la vitalité et le développement du fœtus, de dépister des anomalies et de déterminer le sexe de l’enfant. �Cette technique permet en effet d'obtenir une image monochrome du fœtus à l'intérieur du ventre de sa mère. ��Cette technique d’imagerie est aussi employée dans d’autres domaines : en recherche, en exploration vétérinaire et même dans l’industrie..

52