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Bases physiques
Dr A . AIT HAMI
35H1FH3( G( I (F+2*5$3+H(
HISTORIQUE
-Piézo-électricité:
1880 frères Pierre et Jacques Curie
Phénomène fondamental de transduction
électromagnétique pour la production et la détection des ultrasons
1MXIUMJH GX 7LPMQLŃ 1E12LGpH GH O MSSOLŃMPLRQ GHV
ultrasons pour la détection des obstacles
1èreguerre mondiale : mise en pratique des méthodes
"G echo-location»
1916 LANGEVIN 1ertransducteurs ultrasonorreà
quartz pour la détection sous marine DUSSIK 1930 psychiatre autrichien : 1ière utilisation diagnostique des ultrasons , détection des tumeurs cérébrales Apres 2ièmeguerre mondiale au Japon :technique de
GpNLPPqPUH XPLOLVMQP O HIIHP GRSSOHU
1952 aux états unis HOWRY à Denver , WILD et
5(HG 0LQQHMSROLV SLRQQLHUV GH O LPMJHULH
échographiques
Fin des années 60 échographes de 1ièregénération ( OHQPHXUV GH O RNPHQPLRQ GH O LPMJH IORX ŃLQpPLTXH GHX[ niveaux de luminosités affichées silhouette des organes ) Années 70 échographes à balayage mécanique , rapide ; obtention en temps réel des tissus en mouvements $SSMULPLRQ GHV ŃRQYHUPLVVHXUV G LPMJHV LPMJHV HQ
échelles de gris
Technique de vélocimétrie par effet doppler; études de
O écoulement des flux sanguins
Les années 1980 : sondes barrettes : focalisation du faisceau ultrasonore à plusieurs profondeurs Mémoires numériques : optimisation des échelles de gris Haute fréquence , sonde miniature , endocaviaire( endo rectale , endovaginale , trans°VRSOMJLHQQH HP PrPH endovasculaire ) Produit de contraste , imagerie harmonique , imagerie 3D ""B
PRINCIPE PHYSIQUE
IHV XOPUMVRQV QMPXUH G XQH RQGH VRQRUH YLNUMPLRQ mécanique , se propage dans les liquides et les solides Frequencedes vibration trop élevée inaudible par
O RUHLOOH OXPMLQH
Fréquence: nbrede cycle de vibration /seconde 1
MEGA HERTZ= I MILLION de vibrations par seconde
Fréquences utilisées en imagerie ultrassonore médicale varie entre 2 et 15 MHZ
Fréquence élevée possible peau (20MHZ)
endovasulaire(20 à 30 MHZ) et cornée et segment
MQPpULHXU GH O °LO D0 0+=
Ultrason : onde de pression qui se propage en
provoquant des variations de pression et des vibrations de la matière $ OM PMQLqUH G XQH YMJXH GMQV XQ pPMQJ ORUVTX
RQ \ ÓHPPH
un caillou
9LPHVVH GH SURSMJMPLRQ GH O RQGH F HQ PCV GpSHQG GH OM
GHQVLPp 3 HP GH O élasticité E du milieu C =ܧȀܲ est caractéristique du milieu de propagation. IM ORQJXHXU G RQGH pPHQGXH VSMPLMOH G XQ Ń\ŃOH GH vibration Analogie avec la distance qui sépare deux crêtes ou deux creux de vagues )UpTXHQŃH HP ORQJXHXU G RQGH VRQP UHOLpHV SMU OM UHOMPLRQ
Ȝ= c/f
la Résolution spatiale (RS) permet de déterminer la dimension du plus petit détail observable F HVP OM ŃMSMŃLPp GH GLVŃHUQHU GHX[ VPUXŃPXUHV SURŃOHV Cette résolution spatiale, dépend directement de la taille du voxel. Le voxel( représentation 3D du pixel )est ce cube formé par un pixel
La RS augmente quant la taille du pixel diminue
R S = 1.54/freq
Elle augmente avec la fréquence , 0.3 à 5Mhz et 75 ȝm
à 20 Mhz
REFLEXION ±REFRACTION
IRUVTX XQH RQGH XOPUMVRQRUH SMVVH G XQ PLOLHX j XQ MXPUH XQH partie de l éQHUJLH LQŃLGHQPH HVP UpIOpŃOLH j O LQPHUIMŃH TXL VpSMUH GHX[ PLOLHX[ OH IMLVŃHMX UpIOpŃOL SMU O LQPHUIMŃH UHSMUP MYHŃ XQ
MQJOH LGHQPLTXH j O MQJOH G LQŃLGHQŃH
Le faisceau transmis dans le second milieu garde sa direction LQLPLMOH VL O LQŃLGHQŃH HVP SHUSHQGLŃXOMLUH j O LQPHUIMŃH GMQV OHV MXPUHV ŃMV OH IMLVŃHMX HVP GpYLp Ń HVP OM UpIUMŃPLRQ IM PUMQVPLVVLRQ GH O LQPHQVLPp XOPUMVRQRUH j O LQPHUIMŃH GH GHX[ milieux dépend de la différence des impédances acoustiques des deux milieux Impédance Z = densité (p) x vitesse de propagation (c)
3OXV OM GLIIpUHQŃH G LPSpGMQŃH HQPUH GHX[ PLOLHX[ HVP pOHYpH SOXV OM
refelxionest intense IM UpIOH[LRQ MX[ LQPHUIMŃHV ŃRQPULNXH j OM IRUPMPLRQ GH O LPMJH échographique en en révélant les contours anatomiques des organes La réflexion est faible à une interface tissus mous-tissus mous , O energieest en grande partie transmises aux structures plus profondes (Q UHYMQŃOH OM UXSPXUH G LPSpGMQŃH PLVVXV PRXV ±air entraine une reflexiontotale IHV XOPUMVRQV QH SpQqPUHQP SMV OHV VPUXŃPXUHV UHPSOLHV G MLU SRXPRQV ,tube digestif)
Les os sont également fortement atténuants
LA DIFFUSION
F HVP OM UppPLVVLRQ GMQV PRXPHV OHV GLUHŃPLRQV GH O HVSMŃH G XQH IUMŃPLRQ GH O énergie ultrasonore par des cibles dont les dimensions sont petites devant la
ORQJXHXU G RQGH
I LPMJH GHV IURQPLqUH HP ŃRQPRXUV GHV VPUXŃPXUHV MQMPRPLTXHV HVP OLpH j OM UpIOH[LRQ MX[ LQPHUIMŃH O echostructuredes organes est due au échos diffusés par les multiples hétérogénéités diffusantes de petites taille ( capillaires , tissus
ŃRQÓRQŃPLIV LORPV ŃHOOXOMLUHV "
ATTENUATION
Atténuation de l énérgieau cours de la propagation dans les tissus ( par réflexion , réfraction ou diffusion ) RX SMU MNVRUSPLRQ GH O energiesous forme de chaleur (
élévation de température des tissus )
EFFET DOPPLER
6 RNVHUYH ORUVTX
XQ pPHPPHXU HP XQ UpŃHSPHXU VRQP HQ PRXYHPHQP O XQ SMU
UMSSRUP j O MXPUH
6H PUMGXLP SMU XQ ŃOMQJHPHQP GH IUpTXHQŃH GH GH O RQGH UHoXH par rapport
j OM IUpTXHQŃH G pPLVVLRQ FHP HIIHP SHUPHP G pPXGLHU OH IOX[ VMQJXLQ HQ PHVXUMQP OH GpŃMOMJH HQ fréquence des échos diffusés par les globules rouges en mouvements dans la circulation Ce décalage en fréquence est appelé fréquence doppler , proportionnel à la vitesse de déplacement des globules rouges
Donné par la relation suivante :
V et C sont respectivement la vitesse des globules rouges et la vitesse de propagation des ultrasons Įangle que fait le faisceau avec la direction de
O ecoulementsanguin
IM IUpTXHQŃH GH O RQGH UHoXH HVP SOXV JUMQGH TXH OM IUpTXHQŃH GH O RQGH LQŃLGHQPH ORUVTXH OHV JORNXOHV URXJHV VH UMSSURŃOHQP GH OM VRXUŃH XOPUMVRQRUH HOOH HVP SOXV SHPLPH VL OHV JORNXOHV URXJHV V HQ
éloignent
IM IUpTXHQŃH GRSSOHU YMULH HQ I[ GH O MQJOH Į
Si cos Į= 0 pour Į= 90 aucun effet doppler
La fréquence doppler appartient au spectres des fréquences audibles HO HVP SRVVLNOH G apprecierOHV YLPHVVHV G ecoulementdu sang par simple audition du signal doppler
IMAGE ÉCHOGRAPHIQUE
Transducteur:
VH PURXYH MX Ń°XU GH OM VRQGH pŃORJUMSOLTXH XQ PMPpULMX piézoélectrique Un matériau est dit piézoélectrique lorsqu'apparaissent des charges électriques sur ses faces en réponse à une pression mécanique Effet piézoélectrique inverse caractérise les même PMPpULMX[ TXL VH GpIRUPHQP VRXV O HIIHP G XQ ŃOMPS
électrique
La déformation sous pression entraine un déplacement en VHQV RSSRVp GH LRQV SRVLPLIV HP QpJMPLIV HP O MSSMULPLRQ GH charges électriques
35H1FH3( G( )250$7H21 G( I H0$*(
(PLVVLRQ G XQH LPSXOVLRQ XOPUMVRQRUH SMU XQH VRQGH pŃORJUMSOLTXH en réponse à une impulsion électrique Impulsion transmise aux tissus biologiques , se propage de proche en proche Echos engendrés par réflexion ou diffusion en direction de la sonde ( en mode récepteur ) GpPHŃPLRQ GH O echosSMU OM VRQGH UpYHUVLNLOLPp GH O HIIHP piézoélectrique) ,
3URGXŃPLRQ G XQ VLJQMO pOHŃPULTXH GRQP O MPSOLPXGH HVP SURSRUPLRQQHOOH
j O MPSOLPXGH GH O echo IH VLJQMO YLGpR HVP RNPHQX SMU OM GpPHŃPLRQ GH O HQYHORSSH GX VLJQMO radiofréquence délivré par le capteur ultrasonore
02G(6 G $))HF+$*( G8 6H*1$I
Mode A mode echographiqueA : Amplitude
5HSUpVHQPH O MPSOLPXGH GX VLJQMO HQ RUGRQQpHV HQ IRQŃPLRQ GX
temps posté en abscisses et indique la profondeur z à laquelle se trouve les structures réfléchissantes ou diffusantes I MPSOLPXGH GH O écho traduit à la fois la réflectivité des cibles
HP O MPPpQXMPLRQ GHV PLVVXV
0RGH $ Q HVP SOXV XPLOLVp PHVXUH GHV GLVPMQŃH HQ
ophtalmologie et dermato
MODE M (MOUVEVEMENT)
0RGH G H[MPHQ XQLGLUHŃPLRQQHO SHUPHPPMQP O MQMO\VH GX
mouvement tissulaire Fait défiler sur un moniteur vidéo les signaux échographiques successifs correspondant à une même direction de tir I MPSOLPXGH GX VLJQMO HVP ŃRGpH HQ QLYHMX GH JULV
8PLOLVp HQ ŃMUGLRORJLH SRXU O MQMO\VH GHV PRXYHPHQPV GH
valves cardiaques
MODE B
Mode B (brillance) : le plus couramment utilisé en pratique médicale I MPSOLPXGH GH O éŃOR YM PRGXOHU OH QLYHMX GH JULV G XQquotesdbs_dbs2.pdfusesText_2
COURS D’ECHOGRAPHIE