Physique Acoustique Bases de léchographie
21 oct. 2016 DIU Echographie - Lille. Physique Acoustique. Bases de l'échographie. Corinne Gautier. Service des EFCV - Hôpital Cardiologique. CHRU Lille ...
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Les Bases de l'Echographie. Michel Dauzat. Service d'Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes. EA 2992 – UFR de Médecine de Montpellier – Site de
1 Bases de lEchographie - Michel Dauzat DIU Echographie
Bases de l'Echographie - Michel. Dauzat. DIU Echographie - Région Sud-Est d'ultrasonographie échographie et Doppler
Patrie 2 : Bases physiques des Ultrasons
L'échographie est un terme constitué de deux mots : écho et graphie qui signifie dessiner l'écho (l'onde réfléchie) qui est une technique d'imagerie
46 Bases de lEchographie - Michel Dauzat DIU Echographie
DIU Echographie - Région Sud-Est. - Tronc Commun. 47. Troisième partie : les interactions des ultrasons avec les tissus biologiques. Bases de l'Echographie
218 Bases de lEchographie - Michel Dauzat DIU Echographie
L'amplification est donc dans les conditions de base en échographie
140 Bases de lEchographie - Michel Dauzat DIU Echographie
Elle dépend de la focalisation du faisceau ultrasonore dans cette direction. Bases de l'Echographie - Michel. Dauzat. DIU Echographie - Région Sud-Est.
75 Bases de lEchographie - Michel Dauzat DIU Echographie
DIU Echographie - Région Sud-Est. - Tronc Commun. 76. Quatrième partie : la construction de l'image échographique. Bases de l'Echographie - Michel.
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Base de l'échographie thoracique. Gilles Mangiapan Choix du programme. ? Réglage profondeur et gain. ? Orienter les images. Règles de base ...
Bases physiques de l’échographie
Bases physiques de l’échographie I- Introduction Les ultrasons sont des ondes vibratoires mécaniques au même titre que les ondes sonores On les distingue par leur fréquence qui est plus élevées ( > 20 KHz )
Échographie : Le Guide Complet - Echographecom
3 Connaître le principe de base de la formation de l’image échographique Le Mode B : Brillance (2D bimensionnelle) 4 Connaître les différents types de sonde : linéaires convexes annulaires 5 Connaître la sémantique échographique afin de savoir lire un compte rendu échographique et le comprendre
leay:block;margin-top:24px;margin-bottom:2px; class=tit ultrasonographie-vasculaireeduumontpellierfrUniversité de Montpellier
Université de Montpellier
Bases Physiques des US - DIU d'échographie et techniques
Bases Physiques des US - DIU d'échographie et techniques
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lenteurs de l’obtention de l’image flou cinétique deux niveaux de luminosités affichées silhouette des organes ) •Années 70 échographes à balayage mécanique rapide ; obtention en temps réel des tissus en mouvements •Apparition des convertisseurs d’images : images en échelles de gris
Histoire de l’échographie
Plongée dans les fonds marins…
Échographie : Avantages et inconvénients
L’échographie comporte de nombreux avantages
Quels sont Les Types d’échographie ?
L’échographie abdominale
Où Faire Une Échographie ?
Les types d’échographies sont nombreux, les endroits où faire des échographies le sont aussi : 1. Dans un centre médical 2. À l’hôpital et aux urgences 3. Chez un médecin spécialiste : certains gynécologues en sont équipés notamment pour l’imagerie obstétricale, cardiologues, gastro-entérologues… 4. Chez unmédecin généraliste : L’échographie en méd...
Pour Optimiser l’échographie
Échographies en mode invasif
Qu'est-ce que l'échographie ?
L’échographie est une technique d’imagerie médicale qui utilise les ultrasons pour visualiser l’intérieur du corps au travers de la peau ou des muqueuses. Découvrez tout sur cet examen d’imagerie médical non invasif. Depuis le milieu du XX e siècle, l’échographie est utilisée très largement en médecine humaine, mais aussi vétérinaire.
Quel est le principe de base de l’échographie?
La Réflexion, principe de base de l’échographie Le mode A (amplitude) Ex: Sonar. Le principe de l’échographie est celui du sonar : une impulsion ultrasonore brève est émise et se propage dans l’eau. Elle est réfléchie sur le fond et revient vers la sonde, oùelle est captée et traduite en impulsion électrique.
Qu'est-ce que l'échogénicité ?
L’échogénicité est la capacité d’une surface à faire rebondir l’écho sonore, directement proportionnel avec la densité des tissus.
Comment s’effectue l’échographie ?
Technique d’imagerie médicale, l’échographie s’effectue à partir des ultrasons. Elle se distingue par son caractère inoffensif, non irradiante et facile à réaliser. L’imagerie échographique est demandée en première intention car non invasive et non coûteuse.
1 0 0 1 72.03 776.137 Tm
Michel Dauzat
Service d"Exploration & Médecine Vasculaire - CHU de Nîmes EA 2992 - UFR de Médecine de Montpellier - Site de NîmesNîmes - Janvier 2013
2 Non vulnérantes (dans les conditions usuelles d"utilisation)Très haute résolution spatiale
Très haute résolution temporelle
Informations morphologiques et fonctionnelles
Interprétation en " Temps réel »
" Artisanales » (opérateur - dépendantes)Non vulnérantes (dans les conditions usuelles d"utilisation)
Très haute résolution spatiale
Très haute résolution temporelle
Informations morphologiques et fonctionnelles
Interprétation en " Temps réel »
" Artisanales » (opérateur - dépendantes)Les Techniques Ultrasonographiques
Les techniques ultrasonographiques de diagnostic médical se distinguent des autres techniques d"imagerie médicale par leur caractère non vulnérant (pas de rayonnements ionisants, pas d"injection de produits de contraste dans les conditions usuelles). Lorsque les conditions d"intensité acoustique et de durées d"exposition sont respectées, ces techniques ultrasonographiques peuvent être utilisé de façon itérative sans risque pour le patient. Les normes d"utilisation sont cependant restrictives chez certains sujets et dans certaines conditions. Cela concerne en particulier la femme enceinte ou susceptible de l"être, et l"examen de l"il. Les techniques ultrasonographiques sont aussi remarquables par leur très haute résolution spatiale (pouvant atteindre le 10ede millimètre mieux avec des sondes de haute fréquence) et leur très haute résolution temporelle (plusieurs dizaines voire centaines d"images par seconde, en fonction du champ et de la profondeur d"exploration), avec des performances très supérieures à l"ensemble des autres techniques. En outre, l"ultrasonographie apporte, lors du même examen, des renseignements morphologiques (principalement par l"échographie) et fonctionnels (principalement en modeDoppler).
L"interprétation ne peut en être réalisée que en temps réel de sorte que ces techniques sont considérées comme très dépendantes de l"opérateur, ce qui n"est pas en soi une limite mais impose, comme pour d"autres domaines de la médecine et de la chirurgie, un apprentissage. 3Un système
écho-Doppler
SondeEcran de visualisation
Mode 2DMode 4DMode TM
Mode Doppler Couleur
Mode Doppler Pulsé
Mode Doppler Continu
Commandes contextuellesHaut-parleurs
Dans la très grande majorité des cas, un appareil d"ultrasonographie associe le mode échographique et le mode Doppler. Il comporte ainsi un jeu de sonde, de forme et de fréquence adaptées à chaque application, un écran de visualisation présentant les images et les paramètres d"acquisition, des haut-parleurs transmettant le sont en mode Doppler, et un panneau de commande généralement complétée d"un clavier alphanumérique. Les commandes sont généralement regroupées autour d"un dispositif de pointage (trackball le plus souvent), avec le choix des différents modes de fonctionnement (mode échographique, mode TM, mode Doppler couleur, mode Doppler pulsé...), le réglage de gain afférent à chacun de ses modes (souvent associé au bouton de sélection), une rangée du curseur permettant de régler le gain en fonction de la profondeur en mode échographique (TGC), ainsi que, généralement sur un écran tactile, des menus contextuels permettant d"accéder aux réglages propres à chaque mode ou chaque fonction. 4L"Echographie
La production des Ultrasons : La Sonde
Les Ultrasons, L"onde ultrasonore
Interactions des Ultrasons avec les tissus
La Construction de l"Image (échotomographie)Impulsion Ultrasonore et Résolution Axiale
Focalisation et Résolution Latérale et AzimutaleDynamique et Résolution de Contraste
La reconstruction 2D - 3D
La production des Ultrasons : La Sonde
Les Ultrasons, L"onde ultrasonore
Interactions des Ultrasons avec les tissus
La Construction de l"Image (échotomographie)Impulsion Ultrasonore et Résolution Axiale
Focalisation et Résolution Latérale et AzimutaleDynamique et Résolution de Contraste
La reconstruction 2D - 3D
Première partie : la production des ultrasons.
Les ultrasons nécessaires à l"exploration ultrasonographique sont produits par un dispositif appelé sonde. 5La Piézo-électricité
Energie Mécanique ←→Energie Electrique Dans la très grande majorité des cas, la production de traction est fondée sur le phénomène de piézo-électricité.. Il s"agit d"une propriété naturelle de certains minéraux comme le quartz, comportant des agencements atomiques réguliers et susceptibles de produire une différence de potentiel sous l"effet d"une déformation mécanique et, inversement, de se déformer en réponse à une différence de potentiel. Cette propriété est très largement utilisée en électronique, permettant en particulier, sur un même dispositif, de capter les sons pour les transformer en signaux électriques (microphone) et de transformer des signaux électriques en vibrations sonores (écouteurs). 6La Piézo-électricité
L"effet Piezo-Electrique
Structure cristalline comportant des ions positifs et négatifs dont la disposition, en l"absence de contrainte, est telle que le champ électrique résultant est nul.En l"absence de contrainte, les
centres de gravité des chargesélectriques + et - sont confondus
(symétrie cristalline.) La déformation du matériau sous l"effet d"une contrainte extérieure produit un déplacement des centres de gravité électriques en sens inverse et la polarisation du matériau La piézo-électricité repose en effet sur la structure cristalline de certains minéraux tels que, au repos, la somme des charges ionique positif et négatif coïncide. Ce n"est plus le cas lorsqu"une contrainte est imposée au matériau, ce qui fait apparaître une différence de potentiel. Ce phénomène est réversible : l"application d"une différence de potentiel provoque une déformation du matériau. 7L'émission ultrasonore
Vue " éclatée » d'une sonde ultrasonore élémentaire (transducteur)ÉlectrodesTransducteur piézo-électrique
Matériau
d"amortissementLame d"adaptationd"impédanceλλλλ/4)
La plupart des sondes échographiques comporte ainsi un élément piézo-électrique ou transducteur. Celui-ci est équipé, sur chacune des faces de la lame piézo-électrique, d"une électrode. En arrière de l"élément piézo-électrique, se trouve un matériau d"amortissement dont la fonction est double : interdire la propagation des ondes ultrasonores vers l"arrière (c"est-à-dire vers la main de l"opérateur tenant la sonde) mais aussi éviter les oscillations secondaires de la lame piézo-électrique. En avant de l"élément piézo-électrique, se trouvent une ou plusieurs lames de matériaux de nature et d"épaisseur très précisément définies, avec une double fonction : d"une part, l"isolation électrique, d"autre part l"adaptation d"impédance. En effet, l"impédance acoustique (forces opposées aux vibrations mécaniques de haute fréquence) de l"élément piézo-électrique est très différente de celle des tissus biologiques, de sorte qu"il est nécessaire d"interposer un matériau d"impédance acoustique intermédiaire, constituant une transition. 8Matériaux Piézo-Electriques
Z = Impédance Acoustique (cf. Tissus biologiques Z ≈1,5 MRayleigh)Kt = Coefficient de Couplage Electro-acoustique
Le " rendement » d"un cristal piézo-électrique en échographie dépend : De son Coefficient de Couplage Électro-acoustique Kt (efficacité de la traduction déformation - différence de potentiel électrique) De son Impédance Acoustique Z
(meilleure transmission des ultrasons dans les tissus sil"impédance de la sonde est proche de celle des tissus)Le " rendement » d"un cristal piézo-électrique en échographie
dépend : De son Coefficient de Couplage Électro-acoustique Kt (efficacité de la traduction déformation - différence de potentiel électrique) De son Impédance Acoustique Z
(meilleure transmission des ultrasons dans les tissus si l"impédance de la sonde est proche de celle des tissus) Les matériaux piézo-électriques utilisés pour construire une sonde ultrasonographique font l"objet de recherches et de développements intensifs. Ils peuvent être caractérisés par leur coefficient de couplage et par leur impédance. Le coefficient de couplage correspond au rendement de la transformation (transduction) entre signal électrique et signal mécanique et inversement. Ce coefficient s"exprime donc comme un pourcentage. L"impédance acoustique caractérise l"aptitude du matériau à suivre et transmettre les vibrations mécaniques. La transmission des ultrasons vers les tissus biologiques est en effet meilleure lorsque l"impédance acoustique de la sonde est proche de celle des tissus. 9Matériaux Piézo-électriques
Z = Impédance Acoustique (cf. Tissus biologiques Z ≈1,5 MRayleigh)Kt = Coefficient de Couplage Electro-Acoustique
020406080100120
Céramiques Polymères Cristaux Composites Idéal kt (%)Z (MRayleigh)
Titanate de Baryum
PZT (plomb, zirconate,
titanate) Métaniobate de PlombPVDF(poly-vinyl-difluorure)CoppolymèresQuartz
Niobate de Lithium
Tantalate de LithiumCristauxetMatrice de polymère De très nombreux matériaux ont été successivement employés pour la construction des sondes ultrasonographiques. Les éléments minéraux comme le quartz ont une impédance acoustique très élevé et un coefficient de couplage médiocre. Il pose en outre d"importants problèmes d"usinage et notamment de découpe, de sorte qu"il est très difficile de réaliser avec de tels matériaux des éléments piézo-électriques de très petites dimensions. Ont donc été mise au point des céramiques synthétiques offrant un meilleur coefficient de couplage puis des polymères offrant une meilleure impédance acoustique, et enfin des matériaux composites, associant céramiques et polymères, et constituant un compromis intéressant, particulièrement en ce qui concerne le coefficient de couplage. 10 " Cellules » électrostatiques de quelques μm de diamètre, pouvant être fabriquées par micro-gravure et se prêtant bien à la réalisation de matrices de capteurs (idéales pour l"échographie 3D-4D)Nouvelles solutions techniques
CMUTCapacitive Micro-machined Ultrasound Transducers Plus récemment, sont apparues des sondes fondées sur un principe différent. Il ne s"agit plus de la piézo-électricité mais de l"utilisation des forces électrostatiques. Chaque élément de la sonde est alors constitué d"une petite cellule vide, à la surface d"un support de silicone. L"avantage de cette technique est qu"elle se prête à une fabrication comparable à celle des circuits intégrés en électronique et qu"il est dès lors possible de construire des sondes associant dans le même boîtier une large part de l"électronique en même temps que les éléments produisant et captant les ultrasons, y compris avec une disposition en matrice, ce qui ouvre la voie à des systèmes miniaturisés permettant l"échographie en trois dimensions. 11L"Echographie
La production des Ultrasons : La Sonde
Les Ultrasons, L"onde ultrasonore
Interactions des Ultrasons avec les tissus
La Construction de l"Image (échotomographie)Impulsion Ultrasonore et Résolution Axiale
Focalisation et Résolution Latérale et AzimutaleDynamique et Résolution de Contraste
La reconstruction 2D - 3D
La production des Ultrasons : La Sonde
Les Ultrasons, L"onde ultrasonore
Interactions des Ultrasons avec les tissus
La Construction de l"Image (échotomographie)Impulsion Ultrasonore et Résolution Axiale
Focalisation et Résolution Latérale et AzimutaleDynamique et Résolution de Contraste
La reconstruction 2D - 3D
Deuxième partie : les ultrasons
12La propagation d"une onde
Une onde de pression est une déformation (localisée) de l"espace matériel qui se propage sans transport de matière. Les ultrasons sont des vibrations mécaniques, variations locales de pression se propageant dans les matériaux sans transport de matières. Il s"agit donc d"une onde 13La propagation d"une onde
La longueur d"onde λλλλdépend des caractéristiques mécaniques du milieu (vitesse de propagation : C)λλλλ= C/F
C ≈1540 m/s. Pour 1 MHz, λλλλ ≈1,54 mm C L"onde ultrasonore est caractérisée par sa fréquence, son amplitude, et sa longueur d"onde. Cette dernière dépend de la vitesse de propagation des ultrasons, laquelle est variable selon les milieux. En moyenne, dans les tissus biologiques vivants, cette vitesse de propagation ou célérité est égale à1540 m/s. À la fréquence ultrasonore de 1 MHz, la longueur donc serait ainsi de 1,54 mm. 14Les Ultrasons
InfrasonsSons
audiblesUltrasonsHypersons20 Hz 20 KHz 200 MHz
1 Hz = 1 cycle / seconde
1KHz = 10
3= 1000 Hz
1 MHz = 10
6= 1000 000 Hz
1 GHz = 10
9= 1000 000 000 Hz
Fréquence : F
Période : T
F = 1/T
Échographie
1 - 50 MHz
Dans leurs applications médicales diagnostic, les ultrasons utilisés ont une fréquence comprise entre 1 et 15 MHz (jusqu"à50 MHz pour quelques applications spécialisées comme
l"échographie endovasculaire). Il ne s"agit donc làque d"une très petite plage de fréquences dans la gamme des ultrasons, qui s"étend de 20 kHz à 200 MHz. L"oreille humaine est capable de percevoir des sons d"environ 20 hertz jusqu"à 20 kHz (pour les oreilles les plus jeunes). 15Cardiologie
Doppler
transcrânienAbdomen
(adulte)Obstétrique
Pédiatrie
Muscles &
tendonsVaisseaux
Périphériques
Organes
Superficiels
PeauEndovasculaire
il (segment
ant.)1 MHz 5 MHz 10 MHz 50 MHz
La résolution spatiale augmente
mais la profondeur d"exploration diminue avec la Fréquence d"émissionUltrasons
En mode échographique, les fréquences ultrasonores les plus élevés permettent d"obtenir la meilleure résolution spatiale. Cependant, la profondeur accessible diminue lorsque la fréquence ultrasonore augmente. Par conséquent, les basses fréquences, offrant une moindre résolution spatiale, sont nécessaires pour les examens nécessitant une grande profondeur d"exploration : la cardiologie, l"examen Doppler trans-crânien (où il est nécessaire de franchir la barrière osseuse temporale). Des fréquences intermédiaires sont nécessaires pour l"exploration abdominale chez l"adulte et l"obstétrique. Des fréquences un peu plus élevées sont utilisées en pédiatrie ainsi que pour les muscles et tendons. Les fréquences élevées sont applicables aux vaisseaux périphériques et aux organes superficiels. Des fréquences très élevés sont utilisables dans des applications spécialisées comme l"échographie endovasculaire, l"échographie de la peau, et le segment antérieur de l"il. 16Pression Acoustique et Energie
Les conditions usuelles d"utilisation de l"échographie impliquent des intensités acoustiques très inférieures au seuil d"apparition d"effets biologiquesUltrasonographie Diagnostique :
I = quelques mW/cm
2à quelques dizaines de mW/cm
2Effets Biologiques :
I > 1 W/cm
2Ultrasonographie Diagnostique :
I = quelques mW/cm
2à quelques dizaines de mW/cm
2Effets Biologiques :
I > 1 W/cm
2 L"intensité acoustique utilisée dans les conditions courantes pour les examens ultrasonographiques et de quelques milliwatts par centimètre carré, tandis que les effets biologiques sont réputés n"apparaître au-delà de 1 W par centimètre carré. L"innocuité de l"examen ultrasonographique et donc assurée lorsque l"intensité acoustique et la durée d"exposition reste limitée. Des normes ont été définies pour chaque catégorie d"applications cliniques, et il est de la responsabilité de l"opérateur de respecter ces normes, généralement pris en compte dans les pré-réglages spécifiques mis en place par le constructeur. 17β(en Bels) = log(I/I0)
En décibels (dB) :
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