Echographie. Principes et techniques. Laurent Hermoye, Etienne Danse Service de radiologie

Transcription

1 Echographie Principes et techniques Laurent Hermoye, Etienne Danse Service de radiologie

2 Onde mécanique Source: Tom Henderson, The Physics Classroom

3 Son Source: Tom Henderson, The Physics Classroom

4 Fréquence

5 Fréquence

6 Longueur d onde

7 Spectre Son audible: 20 Hz 20 khz Echographie: 1MHz 30 MHz 20 Hz 20 khz 20 MHz

8 Vitesse Vitesse = fréquence * longueur d onde Air : 340 m/s Gaz : vitesse lente (331 m/s) Liquide + tissu : intermédiaire (1540m/s) Solide rapide (os 3360 m/s)

9 Interférence

10 Atténuation Absorption Réflexion Diffusion

11 Atténuation Due à l absorption et la diffusion Décroissance exponentielle Augmente linéairement avec fréquence Coefficient atténuation db/cm Eau = 0,0022 Foie = 0,9 Os = 20 Poumon = 40

12 Absorption Atténuation Dissipation d énergie Chaleur Diffusion Si obstacle << λ Réflexion diffuse Interférence Parenchyme

13 Impédance Impédance Z = ρ v ρ est la masse volumique du tissus (kg/m3) v est la vitesse de propagation (m/s) Coefficient de réflexion : αr = Z Z Z Z Coefficient de transmission : α R + α T = 1 αt = 4Z 1 Z 2 ( Z1+ Z2) 2

14 Impédance Air = 0, kg m -2 s -2 Foie = 1, kg m -2 s -2 Os = 6, kg m -2 s -2

15 Calcul Interface muscle foie αr = 1,7 1,65 1,7 + 1,65 = 0,015 Interface air - foie 2 αt = 4.1,70.1,65 ( 1,70+ 1,65) 2 = 0,985 αr = 1,65 0,0004 1,65+ 0, = 0,9995 αt = 4.1,65.0,0004 ( 1,65+ 0,0004) 2 = 0,0005 Gel pour augmenter le couplage

16 Réflexion - réfraction Obstacle >> l v θ 1 = θ 3 v sinθ 1 sinθ 2 = v v 1 2

17 Exprimée en db Intensité db = 10log I I 0 +3 db = puissance doublée

18 Effet piézoélectrique Certains cristaux (quartz, titanate de baryum, ) Pression signal électrique Pression déformation Source: Think Ceramics

19 Transducteur Cristal piézoélectrique Poudre de tungstène dans de la résine époxy pour supprimer les réverbérations (damping)

20 Effet piézoélectrique Optimum quand l épaisseur (ep) est égale à λ/2 Fréquence de résonance: Spectre f c = = λ c 2ep

21 Facteur de qualité: Transducteur Q = f Faibles valeur (Q = 2) utilisées en clinique Couplage Gel Impédance optimale: 3 f 2 f 1 Z gel = Ztranducteur. Z tissu

22 Front d onde

23 Fresnel - Fraunhofer Zones de Fresnel et de Fraunhofer Sonde de rayon r et longueur d onde λ Dfresnel = 2 r λ λ sin θ = 0, 6 r En clinique, peu de dispersion latérale r/λ grand

24 Focalisation

25 Réseau phasé

26 Lobes accessoires Source: Paul Barthez, L imagerie ultrasonore

27 Mode A Mode B Source: Medical Imaging - A tutorial for A-Level Physics

28 Mode B

29 Image Impulsion de quelques ns (PT) Pulse Repetition Period (PRP) Depth Of View (DOV) PRP = DOV * s/cm Frame Time (FT) Nombre de lignes (N) FT = PRP * N Frame Rate (FR) FR = 1/FT

30 Atténuation Effet indésirable Time gain compensation (TGC) Source: Anaesthesia UK Types of ultrasound artifacts

31 Échographie 3D Acquisition d un volume 3D Sonde classique (balayage manuel) Sonde volumique (balayage automatique) Reconstructions multiplanaires Rendu 3D

32 Artefacts Chemins multiples Réfraction Vitesse Interface graisse-tissu Speckle Présence d obstacles plus petits que λ

33 Artefacts Cône d ombre Scanner autour Renforcement postérieur

34 Artefacts Réverbération Changer angle Gel Source: Anaesthesia UK Types of ultrasound artifacts

35 Miroir Artefacts

36 Lobes accessoires Artefacts

37 Effet Doppler

38 Effet Doppler

39 Effet Doppler v S est la vitesse à laquelle le mobile s approche f 0 est la fréquence de la source La fréquence perçue est = s 0 v v v f f v vs 0 s s 0 v v v f f f = Δ

40 Effet Doppler Source = détecteur Onde réfléchie par un objet s approchant du détecteur à la vitesse v s Détecteur mobile Source mobile Source = détecteur Δf 2 f 0 vs v

41 Effet Doppler Angle θ Δf 2 f 0 vs cosθ v

42 Mesure de flux Doppler couleur Doppler pulsé

43 Imagerie harmonique On émet à la fréquence fondamentale f On reçoit aux fréquences harmoniques 2f, 3f, Harmoniques créées par Diffusion non-linéaire Propagation non-linéaire

44 Propagation non-linéaire Source: Amersham Health. Encyclopaedia of Medical Imaging

45 Diffusion non-linéaire Source: Amersham Health. Encyclopaedia of Medical Imaging

46 Imagerie harmonique

47 Imagerie harmonique

48 Microbulles SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 SF 6 Microbubbles under ultrasound field

49 Phases

50 Applications abdominales

51 Applications en obstétrique Diagnostic de grossesse Date Mesures Détection de malformations Jumeaux Visualisation 3D